JP2009013952A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気還流率の制御誤差に応じて着火時期の制御を適切に行い、燃焼による騒音及び振動を抑制し、かつ、失火を防止できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが算出されるとともに、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが算出される。また、目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭと実ＥＧＲ率ＧＥＧＲとの偏差ΔＧＥＧＲＭに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが補正され、この補正された目標着火時期ＣＡＦＭＣＣと主噴射着火時期ＣＡＦＭとの偏差ΔＣＡＭが減少するように燃料噴射時期補正量ＣＡＤが算出される。さらにこの燃料噴射時期補正量ＣＡＤにより目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが補正されて、この補正された主噴射時期ＣＡＩＭに応じて燃料噴射が実行される。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。

従来より、ディーゼルエンジンにおける拡散燃焼では、燃焼室内に取り込んだ空気を圧縮し、この圧縮された空気に燃料を噴射し、この燃料を自己着火によって燃焼させる。一方近年では、この拡散燃焼に対し、燃料の噴射時期を早めて着火遅れ期間を持って燃焼させる予混合圧縮着火燃焼（以下「ＰＣＣＩ燃焼」という）が提案されている。このＰＣＣＩ燃焼によれば、希薄混合気の燃焼であるため燃焼温度が低くＮＯｘの排出を低減でき、かつ、燃料の過濃部分が少ないことから、煤などのＰＭ（Particulate Matter）の生成を低減できる。しかしながら、ＰＣＣＩ燃焼では、適切な時期に着火させて燃焼を成立させるための制御条件の範囲が限定されている。

図５は、ＰＣＣＩ燃焼におけるクランク角と筒内圧と関係の一例を示す図であり、排気還流率（以下「ＥＧＲ率」という）の制御誤差がＰＣＣＩ燃焼に及ぼす影響を示す図である。実線Ａ１はＥＧＲ率を３４．７％とした基準燃焼状態を示し、破線Ａ２及び一点鎖線Ａ３はそれぞれ基準燃焼状態からＥＧＲ率に制御誤差が生じた場合における燃焼状態を示す。破線Ａ２に示すように、実線Ａ１の基準燃焼状態から例えば−２．２％のＥＧＲ率の制御誤差が生じると、着火時期が早まり、筒内圧が急激に大きくなり騒音及び振動が発生する。また、一点鎖線Ａ３に示すように、実線Ａ１の基準燃焼状態から例えば＋２．１％のＥＧＲ率の制御誤差が生じると、着火時期が遅れ失火するおそれがある。

そこで特許文献１には、筒内圧センサにより検出された筒内圧から燃料の実着火時期を検出し、検出した実着火時期に応じて燃料噴射時期を補正する制御装置が示されている。

図６は、ＰＣＣＩ燃焼におけるクランク角と筒内圧との関係の一例を示す図であり、特許文献１に示された制御装置による制御の一例を示す図である。上述の図５と同様に、実線Ｂ１は基準燃焼状態を示し、破線Ｂ２及び一点鎖線Ｂ３をそれぞれ基準燃焼状態からＥＧＲ率に制御誤差が生じた場合における燃焼状態を示す。特許文献１に示された制御装置によれば、実着火時期を基準燃焼状態における目標値にＦ／Ｂ制御することにより、図６に示すように、ＥＧＲ率に制御誤差が生じた場合であっても、基準燃焼状態に近い状態で燃焼させることが可能となる。
特開２００７−２３８８１号公報

ところで、走行中の車両では、ＥＧＲ率に±２０％以上の制御誤差が生じる場合がある。図７及び図８は、それぞれ、着火時期を制御目標値（例えば、ＡＤＴＣ１５．６度）にＦ／Ｂ制御しつつ、時刻ｔ＝０からｔ_１にかけて新気量を増加させてＥＧＲ率を０％から−３０％まで変化させた場合、及び、時刻ｔ＝０からｔ_２にかけて新気量を減少させてＥＧＲ率を０％から＋３０％まで変化させた場合における筒内の圧力変化率とＰｍｉ変動率との関係を示す図である。ここで、Ｐｍｉ変動率とは筒内の図示平均有効圧力の変動率であり、燃焼の不安定性を示す。

図７に示すように、ＥＧＲ率が減少する場合、燃料噴射時期を遅角することで着火時期を制御目標値に保つことができるものの、ＥＧＲ率の制御誤差が大きくなるにつれて、筒内の圧力変化率が目標上限値を超えてしまい、騒音及び振動が激しくなる。また、図８に示すように、ＥＧＲ率が増加する場合、燃料噴射時期を進角することで着火時期を制御目標値に保つことができるものの、ＥＧＲ率の制御誤差が大きくなるにつれて、Ｐｍｉ変動率が目標上限値を超えてしまい、燃焼が不安定になり失火する。以上のように、着火時期を制御目標値にＦ／Ｂ制御することで、±３０％程度のＥＧＲ率の制御誤差範囲内まで制御可能な運転領域を拡大できるものの、圧力変化率やＰｍｉ変動率が大きく増加してしまう。

本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、排気還流率の制御誤差に応じて着火時期の制御を適切に行い、燃焼による騒音及び振動を抑制し、かつ、失火を防止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）の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）と、前記内燃機関の排気を吸気系に還流する排気還流機構（９，２０）とを備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態（ＮＥ，ＴＲＱ）に応じて設定された前記燃料噴射手段による燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を格納した燃料噴射時期記憶手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（３，２１）と、前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期を、検出した機関運転状態に応じて検索して燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を格納した着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に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、前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流率の制御値（ＧＥＧＲＭ）を格納した排気還流率制御値記憶手段と、前記排気還流機構による実排気還流率（ＧＥＧＲ）を算出する排気還流率算出手段と、前記排気還流率の制御値と実排気還流率との偏差（ΔＧＥＧＲＭ）を算出し、該算出された偏差に応じて前記目標着火時期を補正する目標着火時期補正手段と、前記目標着火時期補正手段により補正された目標着火時期（ＣＡＦＭＣＣ）と前記実着火時期との偏差（ΔＣＡＭ）を減少させるように燃料噴射時期補正量（ＣＡＤ）を算出する燃料噴射時期補正量算出手段と、を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量により前記燃料噴射時期を補正し、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射を実行することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて設定された燃料噴射時期が格納された燃料噴射時期記憶手段を検索することにより、燃料噴射時期が算出されるとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標着火時期が格納された着火時期記憶手段を検索することにより、目標着火時期が算出される。また、排気還流率の制御値と実排気還流率との偏差に応じて目標着火時期が補正され、この補正された目標着火時期と実着火時期との偏差が減少するように燃料噴射時期補正量が算出される。さらにこの燃料噴射時期補正量により燃料噴射時期が補正されて、この補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射が実行される。機関の運転状態に応じて予め設定された排気還流率の制御値と、実排気還流率との偏差に応じて適切に目標着火時期を補正することにより、筒内の圧力変化率が増加して大きな騒音や振動が発生したり、Ｐｍｉ変動率が悪化して失火したりするのを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図をあ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、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及びＥＧＲ弁２０が排気還流機構を構成する。また、吸気管７のうち排気還流通路９との合流位置よりも下流側には、吸気管７内の吸入空気中の酸素濃度ＤＯを検出するＬＡＦセンサ２９が設けられている。

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、さらに特定祈祷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２１、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２２、エンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２３、エンジン１の吸入空気量流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ２４、及び吸気管７内の吸入空気中の酸素濃度ＤＯを検出するＬＡＦセンサ２９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）ｄｐｄθ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ＥＧＲ率を算出し、この目標ＥＧＲ率に応じた開度でＥＧＲ弁２０を制御する制御信号のデューティ比を算出し、この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。ここで、目標ＥＧＲ率とは、気筒内に還流する排気量及び気筒内に残留する既燃ガス量の和である総ＥＧＲ量と、総ＥＧＲ量及び気筒内に吸入される新気量の和である総ガス量との比率を表す値（ＥＧＲ率）の目標値である。

図３は、燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭ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。なお、上記デューティ制御信号を算出するモジュールの構成については、その図示及び詳細な説明を省略する。

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３２と、燃料噴射時期補正量ＣＡＤを算出する主噴射時期補正量算出部３３とからなる。

主噴射時期算出部３２は、主噴射時期マップ値算出部５１と、加算部５２とを備えている。主噴射時期マップ値算出部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ＣＡＩＭＭマップを検索して、目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。ＣＡＩＭＭマップは、所定のセタン価（例えば市場における平均的なセタン価）の燃料を基準として設定されている。加算部５２は、目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに、主噴射時期補正量算出部３３で算出された燃料噴射時期補正量ＣＡＤを加算することにより、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する。

主噴射時期補正量算出部３３は、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１と、着火時期検出部６２と、目標着火時期補正部６３と、減算部６４と、ＰＩＤ制御部６５と、を備えている。

目標主噴射着火時期マップ値算出部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マップ値ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、所定のセタン価（例えば市場における平均的なセタン価）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、熱発生率算出部７１と、着火時期判定部７２とを備え、筒内圧センサ２により検出された筒内圧ＰＣＹＬに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。熱発生率算出部７１は、クランク角度位置センサ３によって検出されたクランク角と、筒内圧センサ２によって検出された筒内圧ＰＣＹＬとにより、クランク角度毎の熱発生量である熱発生率ｄＱｄθを算出する。

着火時期判定部７２は、熱発生率算出部７１により算出された熱発生率ｄＱｄθに基づいて、パイロット噴射に対応したパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと、主噴射に対応した主噴射着火時期ＣＡＦＭとを検出する。具体的には、着火時期判定部７２は、パイロット噴射及び主噴射の各々に対応して熱発生率算出部７１により算出された熱発生率ｄＱｄθを積分して、燃焼質量割合が５０％となるクランク角度位置を、それぞれ、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰ及び主噴射着火時期ＣＡＦＭとして判定する。なお、本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、燃料噴射時期補正量ＣＡＤの算出に使用される。

目標着火時期補正部６３は、目標ＥＧＲ率マップ値算出部８１と、実ＥＧＲ率算出部８２と、減算部８３と、着火時期補正量算出部８４と、加算部８５とを備え、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１により算出された目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正し目標着火時期ＣＡＦＭＣＣを算出する。

目標ＥＧＲ率マップ値算出部８１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ＧＥＧＲＭマップを検索して、目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭを算出する。ＥＧＲ率算出部８２は、ＬＡＦセンサ２９により検出された酸素濃度ＤＯに応じて所定のマップを検索することにより、実際のＥＧＲ率である実ＥＧＲ率ＧＥＧＲを算出する。減算部８３は、実ＥＧＲ率ＧＥＧＲから目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭを減算することにより、偏差ΔＧＥＧＲＭを算出する。

着火時期補正量算出部８４は、減算部８３により算出された偏差ΔＧＥＧＲＭに応じて、目標着火時期補正量ＣＡＦＭＣを算出する。具体的には、着火時期補正量算出部８４は、目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭよりも多くの排気が還流される場合、すなわち、偏差ΔＧＥＧＲＭが正の場合には、着火時期が進角されるように目標着火時期補正量ＣＡＦＭＣを算出する。また、目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭより少ない排気が還流される場合、すなわち、偏差ΔＧＥＧＲＭが負の場合には、着火時期が遅角されるように目標着火時期補正量ＣＡＦＭＣを算出する。より具体的には、例えば、ΔＧＥＧＲＭが＋３％程度である場合には着火時期が１〜２度進角するように、また、ΔＧＥＧＲＭが−３％程度である場合には着火時期が１〜２度遅角するように目標着火時期補正量ＣＡＦＭＣを算出する。

減算部６４は、目標着火時期補正部６３で補正された目標着火時期ＣＡＦＭＣＣから、主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、偏差ΔＣＡＭを算出する。ＰＩＤ制御部６５は、偏差ΔＣＡＭを「０」とするように、ＰＩＤ（比例積分微分）制御により燃料噴射時期補正量ＣＡＤを算出する。すなわち、偏差ΔＣＡＭが正の値であるとき（ＣＡＦＭＣＣ＞ＣＡＦＭ）は、燃料噴射時期補正量ＣＡＤを減少させ、逆に偏差ΔＣＡＭが負の値であるとき（ＣＡＦＭＣＣ＜ＣＡＦＭ）は、燃料噴射時期補正量ＣＡＤを増加させる。

図４は、以上のように構成された本実施形態の内燃機関１における圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率を示すタイムチャートである。具体的には、図４は、横軸を時間として、破線で示す目標ＥＧＲ率に対して、実ＥＧＲ率が実線に示すように変化した場合における、圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率を示す図である。

また、この図４において、実線Ｄ１及びＰ１は、それぞれ本実施形態の内燃機関１における圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率を示し、一点鎖線Ｄ２及びＰ２は、それぞれ従来の内燃機関における圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率を示す。ここで、従来の内燃機関とは、目標着火時期補正部６３による目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭの補正を行わないものを示す。つまり、従来の内燃機関とはＥＧＲ率の偏差ΔＧＥＧＲＭに応じた目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭの補正を行わないものを示す。

図４に示すように、時刻ｔ＝０からｔ_１までの間では、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差ΔＧＥＧＲＭは略「０」である。このため、目標着火時期補正部６３による目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭの補正の影響は小さく、本実施形態及び従来例における圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率の大きさは略等しい。

一方、時刻ｔ_１以降では、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差ΔＧＥＧＲＭは正負に大きく振れる。このため、目標着火時期補正部６３による目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭの補正の影響が大きくなる。つまり、本実施形態の内燃機関１では、ＥＧＲ率の偏差ΔＧＥＧＲＭに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正することにより、従来例と比較して、圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率の増加を抑制できる。

以上詳述したように、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが算出されるとともに、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが算出される。また、目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭと実ＥＧＲ率ＧＥＧＲとの偏差ΔＧＥＧＲＭに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが補正され、この補正された目標着火時期ＣＡＦＭＣＣと主噴射着火時期ＣＡＦＭとの偏差ΔＣＡＭが減少するように燃料噴射時期補正量ＣＡＤが算出される。さらにこの燃料噴射時期補正量ＣＡＤにより目標主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが補正されて、この補正された主噴射時期ＣＡＩＭに応じて燃料噴射が実行される。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目標ＥＧＲ率マップ値ＧＥＧＲＭと、検出された実ＥＧＲ率ＧＥＧＲとの偏差ΔＧＥＧＲＭに応じて適切に目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正することにより、筒内の圧力変化率ｄｐｄθが増加して大きな騒音や振動が発生したり、Ｐｍｉ変動率が悪化して失火したりするのを防止できる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、排気還流通路９及びＥＧＲ弁２０が排気還流機構を構成し、クランク角度位置センサ３及びアクセルセンサ２１が運転状態検出手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、燃料噴射時期記憶手段、着火時期記憶手段、着火時期検出手段の一部、排気還流率算出手段の一部、目標着火時期補正手段、燃料噴射時期補正量算出手段を構成する。より具体的には、ＣＡＩＭＭマップが燃料噴射時期記憶手段に相当し、ＣＡＦＭＭマップが着火時期記憶手段に相当し、筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、目標主噴射着火時期マップが着火時期記憶手段に相当し、目標ＥＧＲ率マップが排気還流率制御値記憶手段に相当し、実ＥＧＲ率算出部８２が排気還流率算出手段に相当し、目標着火時期補正部６３が目標着火時期補正手段に相当し、主噴射時期補正量算出部３３が燃料噴射時期補正量算出手段に相当する。

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。本実施形態では、実ＥＧＲ率ＧＥＧＲを算出するために、ＬＡＦセンサ２９を設け、このＬＡＦセンサ２９により検出された酸素濃度ＤＯに基づいて実ＥＧＲ率を算出したが、これに限らない。例えば、ＥＧＲ弁の開度を検出するＥＧＲセンサを設け、このＥＧＲセンサにより検出されたＥＧＲ弁の開度に基づいて実ＥＧＲ率を算出してもよい。また、吸気管７に設けられた吸入空気流量センサ２４により検出された吸気管７を流れる新気量に基づいて実ＥＧＲ率を算出してもよい。

また、本実施形態では、着火時期判定部７２において、熱発生率ｄＱｄθを積分して、燃焼質量割合が５０％となるクランク角度位置を着火時期として判定したが、これに限らず、異なる燃焼質量割合のクランク角度位置で着火時期を判定してもよい。

また、各気筒でＥＧＲ分配率が異なる場合には、目標主噴射着火時期マップ値算出部において、気筒毎にことなるＣＡＦＭＭマップを設けるとともに、気筒毎に異なる目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを算出してもよい。

また、本実施形態では、目標着火時期補正部６３において、ＥＧＲ率に基づいて、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正し目標着火時期ＣＡＦＭＣＣを算出したが、これに限らない。例えば、吸気管を流れる新気量に基づいて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正し目標着火時期ＣＡＦＭＣＣを算出してもよい。また、この他、筒内圧センサにより検出された筒内の図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）や、排気の空燃比や、過給圧などに基づいて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを補正し目標着火時期ＣＡＦＭＣＣを算出してもよい。

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係る内燃機関及びその制御装置を示す図である。 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）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。 内燃機関における圧力変化率ｄｐｄθ及びＰｍｉ変動率を示すタイムチャートである。 ＰＣＣＩ燃焼におけるクランク角と筒内圧との関係示す図である。 ＰＣＣＩ燃焼におけるクランク角と筒内圧との関係示す図である。 排気還流率を０％から−３０％まで変化させた場合における筒内の圧力変化率とＰｍｉ変動率との関係を示す図である。 排気還流率を０％から＋３０％まで変化させた場合における筒内の圧力変化率とＰｍｉ変動率との関係を示す図である。

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）
３ クランク角度位置センサ（運転状態検出手段）
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（排気還流機構）
２０ ＥＧＲ弁（排気還流機構）
２１ アクセルセンサ（運転状態検出手段）
３２ 主噴射時期算出部
３３ 主噴射時期補正量算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）
５１ 主噴射時期マップ値算出部（燃料噴射制御手段）
５２ 加算部（燃料噴射制御手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）
６３ 目標着火時期補正部（目標着火時期算出手段）
８２ 実ＥＧＲ率算出部（排気還流率算出手段）

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の排気を吸気系に還流する排気還流機構とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態に応じて設定された前記燃料噴射手段による燃料噴射時期を格納した燃料噴射時期記憶手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期を、検出した機関運転状態に応じて検索して燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した着火時期記憶手段と、
   前記燃焼室内に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、
   前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流率の制御値を格納した排気還流率制御値記憶手段と、
   前記排気還流機構による実排気還流率を算出する排気還流率算出手段と、
   前記排気還流率の制御値と実排気還流率との偏差を算出し、該算出された偏差に応じて前記目標着火時期を補正する目標着火時期補正手段と、
   前記目標着火時期補正手段により補正された目標着火時期と前記実着火時期との偏差を減少させるように燃料噴射時期補正量を算出する燃料噴射時期補正量算出手段と、を備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量により前記燃料噴射時期を補正し、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images