JP2007205168A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用する制御マップの数を抑制しつつ、使用中の燃料の適した燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを、筒内圧センサ出力を用いて検出される着火時期に基づいて推定する。推定セタン価ＣＥＴに応じて、排気還流機構の還流排気クーラ２１による排気冷却の有無、並びに低セタン価用制御マップと高セタン価用制御マップとの切換を組み合わせて燃料噴射制御などを行う。排気冷却を行うか否かの切換を、マップ切換と組み合わせることにより、使用する制御マップの数を低減することができる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関に供給された燃料の着火時期に応じた制御を行う制御装置に関する。

特許文献１には、筒内圧センサにより筒内圧（燃焼室内の圧力）を検出し、検出した筒内圧に応じて、燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御する燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、例えば、筒内圧が最大となるクランク角度Ｃｍａｘが検出され、検出されるクランク角度Ｃｍａｘが機関運転状態に応じて予め設定されている目標値に一致するように、燃料噴射時期が補正される。

特開２００４−１００５６６号公報

市場で流通している燃料のセタン価は、４０から６０程度の範囲でばらついているため、燃料のセタン価に対応した複数の制御マップを用いて、燃料のセタン価に適した制御を行うことが望ましく、制御マップの数が多いほど、よりきめ細かく使用中の燃料に適した燃料噴射制御を行うことができる。

しかしながら、制御マップの数を増やすと、制御マップを予め設定するための工数が増大する、あるいは制御マップを格納するためのメモリ容量が増大するといった課題が発生する。

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、使用する制御マップの数を抑制しつつ、使用中の燃料の適した燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）を備えた内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射手段（６）を制御する燃料噴射制御手段と、前記機関の排気の一部を前記燃焼室に還流させる排気還流手段（９，２０〜２３）と、該排気還流手段に含まれ、還流させる排気を冷却する排気冷却手段（２１，２２）と、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を算出する目標着火時期算出手段と、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）及び実着火時期（ＣＡＦＭ）に基づいて、前記排気冷却手段の作動を制御する排気冷却制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記機関の運転状態に応じて設定された第１及び第２の燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ１，ＣＡＩＭＭ２）を備え、前記排気冷却手段が作動していないとき、または前記排気冷却手段の作動中であって、前記目標着火時期に対する実着火時期の遅れ（ＤＣＡＭ）が所定閾値（ＣＥＴＨ２に対応する着火遅れ量）より大きいとき、第１の燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ１）を使用し、前記目標着火時期に対する実着火時期の遅れ（ＤＣＡＭ）が前記所定閾値以下であるとき、第２の燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ２）を使用することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段（２）を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記排気冷却手段（２１，２２）の作動中に、前記圧力検出手段の出力（ｄｐ／ｄθ）に応じて、前記燃料噴射手段による燃料噴射時期を遅角補正する補正手段を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、目標着火時期及び実着火時期に基づいて、排気冷却手段の作動が制御される。例えば、目標着火時期に対する実着火時期の遅れが大きいときは、排気冷却手段の作動を停止させることにより、実着火時期を進角させて、実着火時期を目標着火時期に近づけることができる。また目標着火時期に対する実着火時期の遅れが小さい、あるいは目標着火時期より実着火時期の方が早いときは、排気冷却手段を作動させることにより、実着火時期を目標着火時期近傍に制御することができる。したがって、燃料のセタン価に対応した制御マップの数を抑制しつつ、実着火時期を目標着火時期に近づけることができる。

請求項２に記載の発明によれば、排気冷却手段が作動していないとき、または排気冷却手段の作動中であって、目標着火時期に対する実着火時期の遅れが所定閾値より大きいとき、第１の燃料噴射時期マップを使用し、目標着火時期に対する実着火時期の遅れが所定閾値以下であるとき、第２の燃料噴射時期マップを使用して、燃料噴射時期が制御される。したがって、２つの燃料噴射時期マップの切換と、排気冷却手段の作動／停止の切換とによって、実着火時期をより確実に目標着火時期に近づけることができる。

請求項３に記載の発明によれば、排気冷却手段の作動中に、燃焼室内圧力を検出する圧力検出手段の出力に応じて、燃料噴射時期が遅角補正される。セタン価の高い燃料の使用中に、より低いセタン価の燃料に適した燃料噴射時期の設定が行われると、燃焼騒音が増大するおそれがある。そこで、圧力検出手段の出力が大きくなったときに燃料噴射時期を遅角補正することにより、そのような不具合を防止することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒の燃焼室に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期、すなわち燃料噴射時間及び燃料噴射時期は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管７及び排気管８を備えている。排気管８と吸気管７の間には、排気の一部を吸気管７に還流する排気還流通路９が設けられている。排気還流通路９には、還流させる排気を冷却する還流排気クーラ２１と、還流排気クーラ２１をバイパスするバイパス通路２３と、還流排気クーラ２１側とバイパス通路２３側との切り換えを行う切換弁２２と、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２０とが設けられている。ＥＧＲ弁２０は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。排気還流通路９、還流排気クーラ２１、バイパス通路２３、切換弁２２、及びＥＧＲ弁２０より、排気還流機構が構成される。

エンジン１の各気筒には、筒内圧（燃焼圧力）を検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。なお、筒内圧センサ２の検出信号は、実際には、筒内圧ＰＣＹＬのクランク角度（時間）に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧ＰＣＹＬは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。

またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ＥＣＵ４に供給する。

ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ２５、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２６、及びエンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２７が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。

ＥＣＵ４は、増幅器１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、入力回路１７と、出力回路１８とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、増幅器１０に入力される。増幅器１０は、入力される信号を増幅する。増幅器１０により増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、増幅器１０から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値（以下「圧力変化率」という）ｄｐ／ｄθに変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。

入力回路１７は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。なお、エンジン回転数ＮＥは、６度パルスＰＬＳの周期から算出される。またエンジン１の要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。

ＣＰＵ１４は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量ＧＥＧＲを算出し、目標排気還流量ＧＥＧＲに応じてＥＧＲ弁２０の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路１８を介してＥＧＲ弁２０に供給する。また、ＣＰＵ１４は、使用中の燃料のセタン価を判定し、判定したセタン価に応じて、切換弁２２の切換制御を行う。切換弁２２が還流排気クーラ２１側に切り換えられると、還流排気の冷却が行われる一方、切換弁２２がバイパス通路２３側に切り換えられると、還流排気の冷却が行われない。

図３は、燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭ及び目標排気還流量（以下「目標ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、ＣＰＵ１４で実行される処理により実現される。

図３に示すモジュールは、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部３１と、目標排気還流量ＧＥＧＲを算出する目標ＥＧＲ流量算出部３２と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価に応じた判定セタン価パラメータＣＥＴＤを出力するセタン価判定部３３と、ＥＧＲクーラ制御部３４とからなる。本実施形態では、市場で流通している燃料のセタン価を考慮して、使用中の燃料のセタン価を推定し、推定セタン価ＣＥＴが第１閾値ＣＥＴＨ１（例えば４４）以下であるとき、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「１」に設定し、推定セタン価ＣＥＴが第１閾値ＣＥＴＨ１より大きく第２閾値ＣＥＴＨ２（例えば５０）以下であるとき、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「２」に設定し、推定セタン価ＣＥＴが第２閾値ＣＥＴＨ２より大きいとき、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「３」に設定する。

主噴射時期算出部３１は、第１主噴射時期マップ値算出部４１と、第２主噴射時期マップ値算出部４２と、スイッチ部４３とからなる。第１主噴射時期マップ値算出部４１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭ１マップを検索して、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１を算出する。ＣＡＩＭＭ１マップは、第２閾値ＣＥＴＨ２より大きいセタン価ＣＥＴ３（例えば５７）の燃料を基準として設定されている。第２主噴射時期マップ値算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭ２マップを検索して、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２を算出する。ＣＡＩＭＭ２マップは、第１閾値ＣＥＴＨ１と第２閾値ＣＥＴＨ２の間のセタン価ＣＥＴ２（例えば４６）の燃料を基準として設定されている。セタン価ＣＥＴ２は、市場で流通している燃料の平均的なセタン価である。

スイッチ部４３は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１または第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２を選択して、主噴射時期ＣＡＩＭとして出力する。具体的には、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」または「２」であるときは、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２が選択され、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１が選択される。

目標ＥＧＲ流量算出部３２は、第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部５１と、第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部５２と、スイッチ部５３とからなる。第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部５１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭ１マップを検索して、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１を算出する。ＧＥＧＲＭ１マップは、セタン価ＣＥＴ３の燃料を基準として設定されている。第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭ２マップを検索して、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２を算出する。ＧＥＧＲＭ２マップは、セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。

スイッチ部５３は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１または第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２を選択して、目標ＥＧＲ流量ＧＥＧＲとして出力する。具体的には、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」または「２」であるときは、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２が選択され、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１が選択される。

セタン価判定部３３は、目標主噴射着火時期算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、フィルタ処理部６４と、スイッチ部６５と、セタン価推定部６６と、判定パラメータ設定部６７とからなる。
目標主噴射着火時期算出部６１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＦＭＭマップを検索して、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、前記セタン価ＣＥＴ２（例えば４６）の燃料を基準として設定されている。

着火時期検出部６２は、筒内圧センサ２の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率ｄｐ／ｄθに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。この検出手法は、図５〜７を参照して後述する。減算部６３は、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭから、主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。

フィルタ処理部６４は、比較的長い時間（１０〜６０秒）かけて得た着火遅れ角ＤＣＡＭのデータを、最小２乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角ＤＣＡＭＦとする。スイッチ部６５は、後述する図４の処理で設定される切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御され、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。切換制御信号ＳＣＴＬは、セタン価推定の実行条件が成立したとき、「１」に設定される。

セタン価推定部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦをエンジン回転数ＮＥを用いて、着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図８に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６６は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （１）
ここで、αは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＬＲＮは、前回算出値である。

なお、給油が行われたときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、市場で取引さている燃料の平均的なセタン価に相当するセタン価ＣＥＴ２に初期化され、その後の学習により、使用中の燃料のセタン価を示す値に収束する。

上述したセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、４つの気筒の筒内圧センサ出力をすべて用いて算出される。したがって、上記式（１）により、気筒毎に検出されるセタン価ＣＥＴ、及び検出タイミングが異なるセタン価ＣＥＴの平均化が行われる。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、セタン価推定部６６から出力される。

判定パラメータ設定部６７は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、判定セタン価パラメータＣＥＴＤの設定を行う。具体的には、図９に示すように、ヒステリシス特性を付加して、第１閾値ＣＥＴＨ１及び第２閾値ＣＥＴＨ２と、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮの比較を行う。すなわち、ヒステリシス特性を付加するためのパラメータ（以下「ヒステリシスパラメータ」という）をΔｈとすると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２にヒステリシスパラメータΔｈを加算した値を越えると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」に変更される。逆に判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２からヒステリシスパラメータΔｈを減算した値を下回ると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」に変更される。第１閾値ＣＥＴＨ１についても同様の判定により、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが設定される。

ＥＧＲクーラ制御部３４は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて切換弁２２の切換制御信号ＢＶＣＭＤを出力する。具体的には、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」であるときは、切換弁２２をバイパス通路２３側に切り換える切換制御信号ＢＶＣＭＤを出力し、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」または「３」であるときは、切換弁２２を還流排気クーラ２１側に切り換える切換制御信号ＢＶＣＭＤを出力する。

次に図４を参照して、切換制御信号ＳＣＴＬの設定について説明する。図４に示す切換制御信号設定処理は、ＣＰＵ１４において所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、セタン価推定処理に必要なセンサ（クランク角度位置センサ３、アクセルセンサ２１、筒内圧センサ２）の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１５）。センサの故障が検知されていないときは、エンジン運転状態がセタン価推定が可能な所定運転領域（例えばエンジン回転数ＮＥが１０００〜３０００ｒｐｍの範囲内にあり、かつ要求トルクＴＲＱが０〜２５０Ｎｍの範囲内にある領域）にあるか否かを判別する（ステップＳ１２）。この答が否定（ＮＯ）であるときは前記ステップＳ１５に進み、エンジン運転状態が所定運転領域にあるときは、セタン価推定が完了したか否かを判別する（ステップＳ１３）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、セタン価推定処理を許可する、すなわち切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１４）。その後推定処理が完了すると、ステップＳ１３からステップＳ１５に進む。

図５は、図３に示した着火時期検出部６２の構成を示すブロック図である。着火時期検出部６２は、バンドパスフィルタ部７１と、位相遅れ補正部７２と、着火時期判定部７３とからなる。バンドパスフィルタ部７１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθが入力される。図６に示す波形Ｗ１が入力波形を示し、波形Ｗ２が出力波形を示す。バンドパスフィルタ部７１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部７２では、この遅れを補正する。

着火時期判定部７３は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「パイロット噴射着火時期」という）ＣＡＦＰと、主噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「主噴射着火時期」という）ＣＡＦＭとを判定する。具体的には、図７（ｃ）に示すように、位相遅れ補正部７２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθがパイロット検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと判定し、圧力変化率ｄｐ／ｄθがメイン検出閾値ＤＰＭを超えたクランク角を、主噴射着火時期ＣＡＦＭと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、セタン価ＣＥＴの推定に使用される。

図７（ａ）及び（ｂ）には、クランク角ＣＡＩＰから開始されるパイロット噴射パルスＩＮＪＰ、及びクランク角ＣＡＩＭから開始される主噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｃ）には着火時期ＣＡＦＰ，ＣＡＦＭを検出する角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）が示されている。このように、検出角度範囲ＲＤＥＴを比較的狭い範囲に限定することにより、ＣＰＵ１４の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。

図１０は、本実施形態における燃料噴射制御、排気還流量制御、及び還流排気冷却制御を説明するための図である。この図の領域１は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」であるセタン価範囲を示し、領域２は判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であるセタン価範囲を示し、領域３は判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるセタン価範囲を示す。

領域１では、燃料噴射制御及び排気還流量制御は、低セタン価用マップ、すなわち第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２及び第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２を用いて行われ、還流排気の冷却は行われない。還流排気の冷却を行わないことにより、低セタン価用マップの設定基準としたセタン価ＣＥＴ２より低いセタン価の燃料の着火性を高めることができる。

領域２では、燃料噴射制御及び排気還流量制御は、低セタン価用マップ、すなわち第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２及び第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２を用いて行われ、かつ還流排気の冷却が行われる。領域２は、低セタン価用マップ（ＣＡＩＭＭ２マップ及びＧＥＧＲＭ２マップ）の設定の基準となったセタン価ＣＥＴ２が含まれる領域であり、還流排気の冷却を実行しつつ、低セタン価用マップを使用することにより、最適な燃料噴射制御及び排気還流量制御を行うことができる。

領域３では、燃料噴射制御及び排気還流量制御は、高セタン価用マップ、すなわち第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１及び第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１を用いて行われ、かつ還流排気の冷却が行われる。領域３は、高セタン価用マップ（ＣＡＩＭＭ１マップ及びＧＥＧＲＭ１マップ）の設定の基準となったセタン価ＣＥＴ３が含まれる領域であり、還流排気の冷却を実行しつつ、高セタン価用マップを使用することにより、最適な燃料噴射制御及び排気還流量制御を行うことができる。

このように本実施形態によれば、２つのマップと、還流排気冷却の有無によって、３つの領域の燃料に対応した制御を実行するようにしたので、燃料のセタン価に対応した制御マップの数を抑制しつつ、実着火時期を目標着火時期に近づけ、かつ適切な排気還流量制御を行うことができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段に相当し、還流排気クーラ２１及び切換弁２２が排気冷却手段に相当し、排気還流通路９、排気還流制御弁２０、還流排気クーラ２１、バイパス通路２３、及び切換弁２２が排気還流手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、目標着火時期算出手段、着火時期検出手段の一部、及び排気冷却制御手段を構成する。具体的には、図３の主噴射時期算出部３１が燃料噴射制御手段に相当し、目標主噴射着火時期算出部６１が目標着火時期算出手段に相当し、着火時期検出部６２が着火時期検出手段の一部に相当し、ＥＧＲクーラ制御部３４が排気冷却制御手段に相当する。切換弁２２が還流排気クーラ２１側に切り換えられている状態が、排気冷却手段の作動中に相当し、切換弁２２がバイパス通路２３側に切り換えられている状態が、排気冷却手段の非作動中に相当する。

（第２の実施形態）
本実施形態は、図３に示す主噴射時期算出部３１を、図１１に示す主噴射時期算出部３１ａに代えたものである。これ以外の点は、第１の実施形態と同一である。すなわち、図１１に示す主噴射時期算出部３１ａは、主噴射時期マップ値算出部４４と、目標圧力変化率算出部４５と、減算部４６と、ＰＩ制御部４７と、スイッチ部４８と、加算部４９とから構成される。

主噴射時期マップ値算出部４４は、図３に示した第２主噴射時期マップ値算出部４２と同様に、セタン価ＣＥＴ２（例えば４６）を基準として設定されたＣＡＩＭＭマップを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて検索することにより、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。

目標圧力変化率算出部４５は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、ｄｐ／ｄθＭマップを検索し、目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭを算出する。ｄｐ／ｄθＭマップは、高負荷運転領域で燃焼騒音が過大とならないように設定されている。減算部４６は、目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭから圧力変化率ｄｐ／ｄθを減算することにより、圧力変化率偏差Ｄｄｐ／ｄθを算出する。

ＰＩ制御部４７は、圧力変化率偏差Ｄｄｐ／ｄθが「０」となるように、ＰＩ（比例積分）制御により主噴射時期の補正量ＣＡＤを算出する。スイッチ部４８は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて補正量ＣＡＤまたは「０」を選択する。すなわち、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」または「２」であるときは「０」が出力され、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるとき補正量ＣＡＤが出力される。

加算部４９は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに補正量ＣＡＤを加算することにより、燃料噴射時期ＣＡＩＭを算出する。例えば目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭより、検出される圧力変化率ｄｐ／ｄθが大きくなると、圧力変化率偏差Ｄｄｐ／ｄθが負の値となってその絶対値が増加し、それに対応して補正量ＣＡＤは負の値に設定され、補正量ＣＡＤの絶対値は、圧力変化率偏差Ｄｄｐ／ｄθの絶対値が増加するほど、より大きな値となるように制御される。これにより、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが遅角方向、すなわち圧力変化率ｄｐ／ｄθを減少させる方向に補正され、圧力変化率ｄｐ／ｄθが目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭに収束するように制御される。

図１２は、本実施形態における燃料噴射制御及び還流排気冷却制御を説明するための図である。本実施形態では、ＣＡＩＭＭマップは、低セタン価用マップ（セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準とするマップ）であるので、領域１及び２の制御は、実質的に第１の実施形態と同一である。

領域３では、燃料噴射制御は、ＣＡＩＭＭマップ（低セタン価用マップ）を使用し、さらに圧力変化率ｄｐ／ｄθを目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭにフィードバック制御することによって、燃焼騒音を低減させる制御（ＮＶ制御）が行われる。したがって、低セタン価用マップを使用しても、燃焼騒音を抑制することができる。

以上のように本実施形態では、燃料噴射時期を算出するためのマップは１つとし、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」となる高セタン価燃料については、燃焼騒音を低減させる制御（ＮＶ制御）を行うようにしたので、不具合の発生を抑制しつつ、第１の実施形態と比較してさらに制御用マップを減らすことができる。
本実施形態では、主噴射時期算出部３１ａが燃料噴射制御手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭから検出着火時期ＣＡＦＭを減算することにより得られる着火遅れ角ＤＣＡＭ応じて、使用中の燃料の推定セタン価ＣＥＴを算出し、推定セタン価ＣＥＴに応じて燃料噴射制御、排気還流制御、及び還流排気冷却制御を行うようにしたが、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて燃料噴射制御、排気還流制御、及び還流排気冷却制御を行うようにしてもよい。

また上述した第２の実施形態では、圧力変化率ｄｐ／ｄθを目標圧力変化率ｄｐ／ｄθＭにフィードバック制御することによって、ＮＶ制御が行われるが、より単純化して、検出される圧力変化率ｄｐ／ｄθが所定変化率ｄｐ／ｄθＸ（例えば０．５ＭＰａ／ｄｅｇ）を超えたとき、燃料噴射時期を遅角補正するようにしてもよい。

なお上述した実施形態では、実着火時期ＣＡＦＭは、筒内圧センサ２により検出される圧力変化率ｄｐ／ｄθが検出閾値ＤＰＰを超えた時点として検出するようにしたが、これに限るものではなく、熱発生率の５０％位置を着火時期として判定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の一部の構成をより具体的に示す図である。 主噴射時期（ＣＡＩＭ）及び目標排気還流量（ＧＥＧＲ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。 図３に示す切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。 図３に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。 筒内圧センサ出力のバンドパスフィルタ処理を説明するためのタイムチャートである。 着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。 着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴ）を算出するためのテーブルを示す図である。 セタン価学習値（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて判定セタン価パラメータ（ＣＥＴＤ）を設定する手法を説明するための図である。 第１の実施形態における制御手法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態にかかる主噴射時期算出部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における制御手法を説明するための図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火時期検出手段）
４ 電子制御ユニット
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
９ 排気還流通路（排気還流手段）
２０ 排気還流制御弁（排気還流手段）
２１ 還流排気クーラ（排気還流手段、排気冷却手段）
２２ 切換弁（排気還流手段、排気冷却手段）
２３ バイパス通路（排気還流手段、排気冷却手段）
３１，３１ａ 主噴射時期算出部（燃料噴射制御手段）
３４ ＥＧＲクーラ制御部（排気冷却制御手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
   前記機関の排気の一部を前記燃焼室に還流させる排気還流手段と、
   該排気還流手段に含まれ、還流させる排気を冷却する排気冷却手段と、
   前記燃料噴射手段により噴射された燃料の目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
   前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
   前記目標着火時期及び実着火時期に基づいて、前記排気冷却手段の作動を制御する排気冷却制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料噴射制御手段は、前記機関の運転状態に応じて設定された第１及び第２の燃料噴射時期マップを備え、前記排気冷却手段が作動していないとき、または前記排気冷却手段の作動中であって、前記目標着火時期に対する実着火時期の遅れが所定閾値より大きいとき、前記第１の燃料噴射時期マップを使用し、前記目標着火時期に対する実着火時期の遅れが前記所定閾値以下であるとき、前記第２の燃料噴射時期マップを使用す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。
3. 前記燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記排気冷却手段の作動中に、前記圧力検出手段の出力に応じて、前記燃料噴射手段による燃料噴射時期を遅角補正する補正手段を有す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。

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