JP2011247102A - 内燃機関の排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再循環弁の弁開度が幾分でも早期に目標開度に到達できる内燃機関の排気ガス再循環制御装置を提供する。
【解決手段】処理Ｓ１１１では、主燃焼に係る立下エッジを検出した場合、立下エッジ検出時刻ｔｅを算出する。その後、制御部ＥＣＵでは、内燃機関の運転状態に基づいてメモリ回路から時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）を読み出し、燃料消費率を最小にする基準値として時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）を設定する（Ｓ１１２）。その後、立下エッジ検出時刻ｔｅと時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）との比較処理を実施し、立下エッジ検出時刻ｔｅの到来が時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）より遅いとき外部ＥＧＲ量が過多であると判定し、立下エッジ検出時刻ｔｅの到来が時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）より早いとき外部ＥＧＲ量が少ないと判定する（Ｓ１１３／燃焼状態判定手段）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス再循環制御装置に関し、特に、再循環弁の動作時期を早期化させる際に用いて好適のものである。

近年、自動車に関連する技術分野にあっては、省エネルギー化及び環境問題に関する要請のもと、内燃機関から排出される排気ガスをシリンダ内へ再循環させ、当該排気ガスを複合させた混合ガスから燃焼エネルギーを得る技術の検討が行なわれている。かかる技術を適用した排気ガス再循環制御装置は、排気ガス中の残留ガス濃度を低減させて有害物質を抑制する効果を奏し、また、排気ガス中の燃料を有効利用できるので燃料消費率の向上が図られる。

特願２００９−０６５４５０号公報（特許文献１）では、イオン電流を用いた内燃機関の排気ガス再循環制御方法が紹介されている。当該排気ガス再循環制御方法は、イオン電流が示す主燃焼の発生時期と収束時期とを認識し、これらの時期に基づいて再循環弁を閉成制御させるか開成制御させるか判定するものである。

特願２００９−０６５４５０号公報（特許文献１）

特許文献１を含む従来技術では、イオン電流の検出値情報を読み込むＥＣＵ（Engine Control Unit）等が、点火タイミングの近傍からイオン電流の収束時期に至るまで検出値情報の読込処理を実施している。従って、燃焼状態の判定処理は、検出途中の燃焼サイクルの後段でその判定結果が得られることとなる。このため、従来技術に係る再循環弁の弁開度制御処理には、１サイクル遅れた燃焼状態の判定結果を反映させる処理方式が採用されていた。

しかしながら、かかる処理方式を採用すると、再循環弁の開度制御が次の点火タイミングから開始される。従って、再循環弁の弁開度は、１サイクル前の要求開度を目標に弁の開度制御が行われるため、目標開度到達時点で要求される弁開度と大きく異なるとの問題が生じる。

また、再循環弁の応答期間は内燃機関の回転数における２〜５回転分程度に相当する場合もある。このため、従来技術に係る排気ガス再循環制御方法では、かかる応答期間に１サイクルの回転周期を追加した時刻が再循環弁の目標開度到達時刻とされ、このような場合、排気ガスの導入量の応答遅れが顕著となり、燃料消費率を低減させる処理動作が効果的に機能しなくなるとの問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑み、再循環弁の弁開度が幾分でも早期に目標開度に到達できる内燃機関の排気ガス再循環制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では次のような内燃機関の排気ガス再循環制御装置の構成とする。即ち、排気ガスの帰還量を調整させる再循環弁を具備し前記排気ガスを内燃機関のシリンダへ再循環させる排気ガス再循環部と、前記シリンダ内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出部と、前記イオン電流に基づいて前記再循環弁の開度を制御させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態を前記イオン電流が現す主燃焼の開始時期に基づいて判定する燃焼状態判定手段と、前記燃焼状態判定手段の判定結果に基づいて前記再循環弁を閉成制御又は開成制御させる弁開度制御手段とを機能させ、
少なくとも前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形の検出途中に当該主燃焼の開始時期を認識することとする。

好ましくは、前記燃焼状態判定手段は、検出途中のイオン電流の後に生じる次の点火タイミングが到来する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることとする。

より好ましくは、前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形が収束する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることとする。

更に好ましくは、前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形がピーク値を迎える前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることとする。

また、本発明では次のような内燃機関の排気ガス再循環制御装置の構成としても良い。即ち、排気ガスの帰還量を調整させる再循環弁を具備し前記排気ガスを内燃機関のシリンダへ再循環させる排気ガス再循環部と、前記シリンダ内の圧力状態を圧力信号として出力させる圧力状態検出部と、前記圧力信号に基づいて前記再循環弁の開度を制御させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態を前記圧力信号に基づいて判定する燃焼状態判定手段と、前記燃焼状態判定手段での判定結果に基づいて前記再循環弁を閉成制御又は開成制御させる弁開度制御手段とを機能させ、
前記燃焼状態判定手段は、検出途中の燃焼サイクルの後に生じる点火タイミングが到来する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることとする。

本発明に係る内燃機関の排気ガス再循環制御装置によると、イオン電流の検出途中で燃焼状態に係る判定処理が実施されるので、検出中の燃焼サイクル期間内に当該判定結果を反映させた再循環弁の制御動作が開始される。

また、燃焼状態の判定結果を反映させた開度制御が検出中の燃焼サイクル期間内に開始されるので、これに応じて再循環弁も早期に目標弁開度へ到達し、これにより、排気ガスの導入量の応答遅れが緩和され、燃料消費率の向上が図られる。

実施例１に係る内燃機関の排気ガス再循環制御装置の構成を示す図。 実施例１に係るイオン電流検出部の回路構成を示す図。 実施例１に係る排気ガス再循環制御装置の動作を説明するタイミングチャート。 イオン電流の波形に基づいて燃焼状態を説明する図。 実施例１に係る排気ガス再循環制御装置で起動される信号処理ルーチンを説明する図

以下、本発明に係る実施例につき図面を参照して説明する。図１に示す如く、内燃機関自動車に設けられる燃焼制御システム１は、機関部Ａと燃料供給系統Ｂと点火系統Ｃと排気ガス再循環部Ｄと制御部ＥＣＵとから構成される。このうち、点火系統Ｃのイオン電流検出部と排気ガス再循環部Ｄと制御部ＥＣＵと後述する適宜の制御プログラムとによって、内燃機関の排気ガス再循環制御装置が構成される。

機関部Ａは、吸気管Ｐｉと排気管Ｐｏと内燃機関Ｅｇとから成る。吸気管Ｐｉは、内燃機関Ｅｇのインテーク側に接続され、エアクリーナ１０と吸気センサ２０とスロットルバルブ９１とを備えている。排気管Ｐｏは、排気ガスの残留ガス濃度を検出するガス濃度センサＦＡを備え、内燃機関Ｅｇの排気側に接続されている。また、内燃機関Ｅｇは、吸気バルブＶｉ及び排気バルブＶｏを具備するシリンダＳｄと、点火プラグＰＧ及び点火コイルＣＬ（点火系統Ｃ）と、シリンダ内に摺動自在に設けられたピストンＰｔと、ピストンＰｔの動作を伝達させるピストンロッドＰｒと、ピストンロッドＰｒの動作によって回転力を発生させるクランクシャフトＣｓとから構成される。当該内燃機関Ｅｇは、吸気バルブＶｉから混合気を吸入し、点火コイルＣＬによって高電圧が発生されると、点火プラグＰＧがシリンダ内の混合気を燃焼させる。このとき、ピストンＰｔは、混合気の熱膨張によって押し下げられ、クランクシャフトＣｓに回転力が与えられる。尚、クランクシャフトＣｓには、内燃機関（クランクシャフト）の回転数を検出するクランクポジションセンサ５０が設けられ、当該クランクポジションセンサ５０は、内燃機関Ｅｇの回転数に関する電気信号を出力させる。

エアクリーナ１０は、内部にフィルターエレメントが収容され、車体が取り込んだエアーをフィルターエレメントによって濾過させ、これにより浄化されたエアーを吸気管Ｐｉへと送り込む。吸気センサ２０は、吸気管Ｐｉへ送り込まれたエアーの量を計測し、エアーの流量に関する情報を電気信号に変換して出力させる。スロットルバルブ９１は、制御部ＥＣＵから送られる信号に応じて弁開度を制御させ、吸気管Ｐｉに流れるエアーの流量を調節する。

燃料供給系統Ｂは、燃料タンクＴＫと燃料ポンプＰＭとインジェクションＩＮＪとから構成され、制御部ＥＣＵによって、インテーク側への燃料供給量が適宜に制御される。

排気ガス再循環部Ｄは、排気側の帰還パイプＰｅｏと吸気側の帰還パイプＰｅｉと再循環弁Ｖｅとから構成され、再循環弁Ｖｅを介して排気管Ｐｏと吸気管Ｐｉとを連通させている。再循環弁Ｖｅは、内蔵される制御モータによって弁開度が目標開度となるように制御され、排気ガスの帰還量を調整させる。従って、本実施例に係る排気ガス再循環部Ｄでは、吸排気ルートの外部に設けられた機構を介して、排気ガスの帰還量を調整させ、当該排気ガスを内燃機関ＥｇのシリンダＳｄへ再循環させる。以下、外部に設けられた排気ガス再循環部を介してシリンダへ導入される排気ガスを、外部ＥＧＲと呼ぶこととする。

制御部ＥＣＵは、図示の如く、吸気センサ２０から吸気流量に関する信号、スロットルバルブ９１の開度信号、クランクポジションセンサ５０から内燃機関の回転数に関する信号、排気ガスの残存ガス濃度に関する信号、アクセルペダルモジュール８０の踏込み操作に関する信号、この他、水温信号、車速信号等が適宜に入力される。制御部ＥＣＵは、ＣＰＵ、所定のプログラムを格納させたメモリ回路、Ａ／Ｄ変換回路、クロック回路等を内蔵させており、入力された信号に応じて適宜の情報処理を実施させ、インジェクションＩＮＪ、イグナイタＩｇ、スロットルバルブ９１の開度、外部ＥＧＲ用の再循環弁Ｖｅの開度を適宜に制御させる。

ここで、内燃機関Ｅｇの排気ガス再循環制御装置は、アクセルペダルモジュール８０が踏込まれると、スロットルバルブ９１と再循環弁Ｖｅとに対する要求開度をその踏込み量に基づいて制御部ＥＣＵが演算する。かかる演算処理は、回転数等の運転状態，残存ガス濃度に基づいて行なわれ、燃料消費率を抑える条件となるよう各々の要求開度を適宜に設定する。そして、スロットルバルブ９１及び再循環弁Ｖｅへの要求開度指令（Ｓｓ，Ｓｖ）が制御部ＥＣＵから各々出力されると、要求開度指令Ｓｓに応じてスロットルバルブ用のアクチュエータ９２が駆動され、要求開度指令Ｓｖに応じて再循環弁Ｖｅの制御モータが駆動される。

図２は、点火系統に組込まれるイオン電流検出装置の回路構成が示されている。イオン電流検装置１００は、点火プラグＰＧと、点火コイルＣＬと、イグナイタＩｇと、制御部ＥＣＵと、イオン電流検出部ＩＮＳとから構成される。

点火プラグＰＧは、内燃機関のプラグホール内へ各々設けられ、印加電圧（二次コイルの誘導電圧）に応じてプラグギャップ間を放電させ、シリンダ内の混合気を燃焼させる。

点火コイルＣＬは、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２及び鉄心等から構成され、一次コイルＬ１に流れる電流が変動すると、当該電流値の変動に応じて、二次コイルＬ２から誘導電圧を発生させる。かかる点火コイルＣＬは、絶縁樹脂によってパッケージされ、点火プラグＰＧの端子部へ装着される。これにより、二次コイルＬ２は、点火プイラグＰＧへ電気的に接続され、一次コイルＬ１の通過電流が変動すると点火プラグＰＧへ誘導電圧を出力させる。尚、一次コイル側に示されるＶＢは、車載バッテリから供給されるバッテリ電圧を指す。

イグナイタＩｇは、制御ＩＣとスイッチング素子Ｔｒとから構成され、点火信号ＳＧに応じてスイッチング素子ＴｒのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御させる。当該スイッチング素子Ｔｒは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transister）、ＭＯＳＦＥＴ等のパワートランジスタが用いられる。かかるスイッチング素子Ｔｒは、一次コイルＬ１の出力端とグランドとの間に介挿され、点火信号に応じて、一次コイルＬ１の通電状態を制御させる。

制御部ＥＣＵは、本実施例ではEngine Control Unitとされている。当該Engine Control Unitは、車両の動作情報（内燃機関の回転数，クラックポジション，イオン電流等の燃焼情報，排気ガスの残存ガス濃度）を集中管理し、かかる情報に基づいて再循環弁Ｖｅの開度、スロットルバルブ９１の開度、この他、点火信号の出力タイミング等を制御する。

また、制御部ＥＣＵは、メモリ回路に種々の制御プログラムが格納され、所定の起動動作に応じて当該制御プログラムが適宜起動される。本実施例において、メモリ回路には、混合気の燃焼状態をイオン電流の主燃焼の開始時期に基づいて判定するプログラムと、この判定結果に基づいて再循環弁を閉成制御又は開成制御させるプログラムと、この他、スロットルバルブの開度を適宜に制御するプログラム、イオン電流を検出するためのプログラム等が格納されている。尚、本実施例における燃焼状態とは、再循環弁を開成させるべき燃焼状態か、再循環弁を閉成させるべき燃焼状態かの何れの燃焼状態であるかを示すものである。

イオン電流検出部ＩＮＳは、図示の如く、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、オペアンプＡＭＰとから構成され、オペアンプＡＭＰの出力端子からイオン電流Ｉ２の増幅値を出力させる（以下、イオン電流検出信号Ｖ０と呼ぶ）。かかるイオン電流検出部ＩＮＳは、シリンダＳｄ内に発生するイオン電流を検出する回路であって、イグナイタＩｇ又は制御部ＥＣＵ等の回路部に内蔵される。

ここで、制御部ＥＣＵから点火信号ＳＧが出力されると、当該点火信号ＳＧにおけるパルスの立下りを迎え（図３ａ参照）、制御ＩＣがこの信号を伝達することにより、スイッチング素子ＴｒがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えられる。このとき、一次コイルＬ１は急峻に経ち下がるため、二次コイルＬ２からは高電圧が発生する。高電圧に応じて点火プラグＰＧが放電すると、図２に示す如く、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１、に示す経路で放電電流Ｉ１が流れる。このとき、コンデンサＣ１は、イオン電流検出のための電力がチャージされることとなる。その後、燃焼による化学反応が進行すると、周知の通り、回路内には、抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧ、に示す経路でイオン電流Ｉ２が流れる。

イオン電流検出部ＩＮＳは、上述した回路構成によって、イオン電流Ｉ２をその電流値に比例する電圧値へと変換させる。この電圧値によって現されるイオン電流検出信号Ｖ０は、制御部ＥＣＵのＡＤ入力端子へ入力される。

図３は、制御部ＥＣＵで実施されるイオン電流検出信号の信号処理を示すタイミングチャートである。図示の如く、制御部ＥＣＵから点火信号ＳＧが出力されると（図３ａ参照）、燃焼サイクル毎にイオン電流が発生し（図３ｂ参照）、制御部ＥＣＵにはイオン電流の波形を現すイオン電流検出信号Ｖｏが入力される。かかるイオン電流には、混合気が正常に燃焼される場合、点火プラグの放電動作に対応して短期間発生する波形Ｗａと、最大圧力となる上死点近傍でピーク値を迎える曲線状の波形Ｗｂとが現われる。このうち、曲線状の波形Ｗｂは、混合ガスが点火されてから膨張収縮される様を示す、即ち、主燃焼を示す波形である。

そして、本実施例に係る制御部ＥＣＵでは、イオン電流検出信号Ｖｏの適宜な電圧値に閾値電圧Ｖｔｈを設定し、イオン電流検出信号Ｖｏに係る二値化処理を実行させる（図３ｃ参照）。かかる二値化処理は、イオン電流検出信号Ｖｏの電圧値が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合、当該処理による出力信号をＬｏｗ値とし、イオン電流検出信号Ｖｏの電圧値が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合、当該処理による出力信号をＨｉｇｈ値とする。

図４（ａ）は、回転数及び負荷等の運転状態を或る条件とした場合における、イオン電流検出信号のイオン波形が示されている。図示されるイオン波形Ｗｉｏｎ１及びイオン波形Ｗｉｏｎ２は、外部ＥＧＲ量を各々異なる条件として検出された波形である。尚、時刻０は、制御部ＥＣＵから点火信号ＳＧが出力されるタイミングを指し、以下、点火タイミングｔ０と記す。

イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）は、或る運転条件とした場合において、燃料消費率が最小値となるときの波形を指す。イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）は、外部ＥＧＲ量を種々変更させる実験を行なうことにより予め特定される波形であって、内燃機関の運転条件毎に特定されるものである。また、閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）は、主燃焼波形の立上曲線と閾値電圧Ｖｔｈとが交わる時刻を指し、主燃焼の開始時期を示すものである。かかる閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）は、運転条件毎に予めメモリ回路へ格納されており、運転状態に合わせて当該閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）の情報が抽出される。

イオン波形Ｗｉｏｎ１は、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）の運転条件と同一条件のもと、外部ＥＧＲ量を減少させた場合の波形である。かかる場合、主燃焼波形のピーク値は高くなる傾向を示し、その変化率も大きくなる。また、時刻ｔ１は、先と同様に主燃焼波形の立上曲線と閾値電圧Ｖｔｈとが交わる時刻を指し、この場合、閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）よりも早い時期に現われる。即ち、イオン波形Ｗｉｏｎ１における主燃焼の開始時期は、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）における主燃焼の開始時期よりも早く現われることとなる。

イオン波形Ｗｉｏｎ２は、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）の運転条件と同一条件のもと、外部ＥＧＲ量を増加させた場合の波形である。かかる場合、主燃焼波形のピーク値は低くなる傾向を示し、その変化率も小さくなる。また、時刻ｔ２は、先と同様に主燃焼波形の立上曲線と閾値電圧Ｖｔｈとが交わる時刻を指し、この場合、閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）よりも遅い時期に現われる。即ち、イオン波形Ｗｉｏｎ２における主燃焼の開始時期は、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）における主燃焼の開始時期よりも遅れて現われることとなる。尚、このようなＥＧＲ量を増加させ続けると、不完全燃焼を引き起こし、場合によっては失火状態に至ることもある。

かかる現象から明らかなように、シリンダＳｄへ導入される外部ＥＧＲ量は、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）での外部ＥＧＲ量より多い場合、そのＥＧＲ量を抑制させることで燃料消費率が向上する。また、イオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）での外部ＥＧＲ量より少ない場合、そのＥＧＲ量を増加させることで燃料消費率が向上する。言い換えると、主燃焼の開始時期を示す時刻が閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）より早期に現われる場合、外部ＥＧＲ量が過少状態であるため、そのＥＧＲ量を増加させることで燃料消費率が向上する。一方、主燃焼の開始時期を示す時刻が閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）より遅れて現われる場合、外部ＥＧＲ量が過多状態であるため、そのＥＧＲ量を抑制させることで燃料消費率が向上する。

図４（ｂ）〜図４（ｄ）には、イオン電流検出信号Ｖｏを二値化処理させた処理結果が示されている。尚、これらの二値化情報は、制御部ＥＣＵのＡＤ変換回路によって読み取られるため、アナログ波形として読込まれるのではなく、実際にはＡＤタイミング毎に読み取られるデジタル情報とされる。

このうち、図４（ｂ）の二値化情報は、燃料消費率を最小にするイオン波形Ｗ（Ｌｉｍ）に基づくところ、主燃焼の開始を示す立下エッジは閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）に一致する。また、図４（ｃ）の二値化情報は、ＥＧＲ量が少ない場合を示しているため、主燃焼の開始を示す立下エッジは閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）よりも早期に到来する。一方、図４（ｄ）の二値化情報は、ＥＧＲ量が過多の場合を示しているため、主燃焼の開始を示す立下エッジは閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）よりも遅く現われる。

このように、検出途中の二値化情報から主燃焼に係る立下エッジを検出することにより、当該立下エッジが閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）より早期に到来したか、遅れて到来したかの認識処理が可能となる。また、このような認識方法であれば、イオン電流の収束を待つまでもなく、閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）の近傍で、立下エッジの現れる時刻を判別できる。尚、主燃焼の発生時期を認識する処理は、かかる方法に限定されるものではない。当該処理は、主燃焼を示す波形の検出途中に、この主燃焼の開始時期を認識することが出来れば足りる。好ましくは、主燃焼の発生直後に、当該主燃焼の開始時期を認識することが出来る処理が適している。

図５は、本実施例に係る再循環弁の制御処理ルーチンが示されている。当該制御処理ルーチンＲ１０は、点火信号ＳＧに応じて起動され、制御部ＥＣＵでは、イオン電流検出信号に基づいてＡＤタイミング毎に二値化情報が認識される（Ｓ１１１）。当該処理Ｓ１１１では、主燃焼に係る立下エッジが到来するまで二値化情報の認識が継続され、主燃焼に係る立下エッジを検出した場合、点火タイミングｔ０から当該立下エッジまでに要した時間検出を算出させる。以下、立下エッジを検出した時刻について、立下エッジ検出時刻ｔｅと呼ぶこととする。

その後、制御部ＥＣＵでは、内燃機関の運転状態に基づいてメモリ回路から時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）を読み出し、燃料消費率を最小にする基準値として時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）を設定する（Ｓ１１２）。

処理Ｓ１１２の完了後、立下エッジ検出時刻ｔｅと時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）との比較処理を実施し、立下エッジ検出時刻ｔｅの到来が時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）より遅いとき外部ＥＧＲ量が過多であると判定し、立下エッジ検出時刻ｔｅの到来が時間閾値Ｔ（Ｌｉｍ）より早いとき外部ＥＧＲ量が少ないと判定する（Ｓ１１３／燃焼状態判定手段）。即ち、本処理では、再循環弁を開成させるべき燃焼状態か、再循環弁を閉成させるべき燃焼状態かを判定することとなる。尚、ここで説明した処理Ｓ１１３は、主燃焼の発生時期近傍で当該主燃焼に係る立下エッジが検出されるので、主燃焼の波形の検出途中で双方の時刻の比較判定結果が得られることとなる。

そして、燃焼状態が悪化していると判断された処理結果のうち、外部ＥＧＲ量が少ないと判定された場合については、再循環弁Ｖｅの開度を開成制御させ、立下エッジ検出時刻ｔｅを閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）へと近づける（Ｓ１１４／弁開度制御手段）。一方、外部ＥＧＲ量が過多であると判定された場合については、再循環弁Ｖｅの開度を閉成制御させ、立下エッジ検出時刻ｔｅを閾値時刻Ｔ（Ｌｉｍ）へと近づける（Ｓ１１５／弁開度制御手段）。

即ち、本実施例では、主燃焼の発生時期に基づいて再循環弁を開成制御するか閉成制御するかが判断されるものであって、その判断結果は、主燃焼の発生時期近傍（立下エッジ検出時刻ｔｅの近傍）で得られる。このため、処理Ｓ１１３は、検出途中のイオン電流の後に生じる次の点火タイミングが到来する前に、シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることとなる。従って、再循環弁の制御始動時期もこれに応じて早期化される。

かかる処理Ｓ１１３は、主燃焼を示す波形が収束する前に当該処理での判定結果が出ているのが好ましく、更に、主燃焼を示す波形がピーク値を迎える前に当該処理での判定結果が出ている方がより好ましい。燃焼状態に係る判定結果が出る時期は、情報処理機の性能によって変動するものであるが、当該判定結果が早期化されるほど、再循環弁の制御開始時期も早期化され、再循環弁の目標開度に到達する時期が早まることとなる。

上述の如く、本実施例に係る排気ガス再循環制御装置によると、イオン電流の検出途中で燃焼状態に係る判定処理が実施されるので、検出中の燃焼サイクル期間内に当該判定結果を反映させた再循環弁の制御動作が開始される。

また、燃焼状態の判定結果を反映させた開度制御が検出中の燃焼サイクル期間内に開始されるので、これに応じて当該再循環弁も早期に目標弁開度へ到達し、これにより、排気ガスの導入量の応答遅れが緩和され、燃料消費率の向上が図られる。

以上、本発明に係る実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記された技術的思想の範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施例では、排気管Ｐｏと吸気管Ｐｉとの間に外部ルート（帰還パイプＰｏｅ，Ｐｉｅ、再循環弁Ｖｅ）を設け、当該外部ルートを介してシリンダＳｄへ所望量の排気ガスを導入させている。しかし、排気バルブＶｏのリフト量，進角度等を適宜に制御させる機構を設けることで、排気バルブＶｏを介して排気管内の排気ガス（内部ＥＧＲ）をシリンダＳｄへと導入させることも可能である。

また、上述した実施例では、閾値時刻が燃料消費率を最小とする時刻に設定されているが、これに限らず、当該閾値時刻を失火状態か否かを画定できる時刻へ設定してもよい。

更に、特許請求に記載される排気ガス再循環制御装置は、イオン電流に基づいたＥＧＲ制御に限らず、圧力センサの出力信号に基づいたＥＧＲ制御をも含む。かかる圧力センサを利用した排気ガス再循環制御装置は、再循環弁を具備し排気ガスを内燃機関のシリンダへ再循環させる排気ガス再循環部と、シリンダ内の圧力状態を圧力信号として出力させる圧力センサ（圧力状態検出部）と、圧力信号に基づいて再循環弁の開度を制御させる制御部とから構成される。

このうち、制御部は、上述の如く制御プログラムが格納されており、当該制御プログラムは、シリンダ内の混合気の燃焼状態を圧力信号に基づいて判定するプログラム（燃焼状態判定手段）と、燃焼状態判定手段での判定結果に基づいて再循環弁を閉成制御又は開成制御させるプログラム（弁開度制御手段）とを少なくとも含む。そして、燃焼状態判定手段に相当するプログラムでは、検出途中の燃焼サイクルの後に生じる点火タイミングが到来する前に、シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得る。

このように、圧力センサを利用した排気ガス再循環制御装置にあっても、燃焼状態の判定結果が次の点火タイミングよりも早期に得られるので、検出中の燃焼サイクル期間内に当該判定結果を反映させた再循環弁の制御動作が開始される。

また、燃焼状態の判定結果を反映させた開度制御が検出中の燃焼サイクル期間内に開始されるので、これに応じて当該再循環弁も早期に目標弁開度へ到達し、これにより、排気ガスの導入量の応答遅れが緩和され、燃料消費率の向上が図られることとなる。

１ 内燃機関の燃焼制御システム
Ｒ 排気ガス再循環部
ＥＣＵ 制御部（ＥＧＲ制御部）
ＩＮＳ イオン電流検出部
Ｓ１１３ 燃焼状態判定手段
Ｓ１１４，Ｓ１１５ 弁開度制御手段

Claims (5)

1. 排気ガスの帰還量を調整させる再循環弁を具備し前記排気ガスを内燃機関のシリンダへ再循環させる排気ガス再循環部と、前記シリンダ内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出部と、前記イオン電流に基づいて前記再循環弁の開度を制御させる制御部とを備え、
   前記制御部は、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態を前記イオン電流が現す主燃焼の開始時期に基づいて判定する燃焼状態判定手段と、前記燃焼状態判定手段の判定結果に基づいて前記再循環弁を閉成制御又は開成制御させる弁開度制御手段とを機能させ、
   少なくとも前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形の検出途中に当該主燃焼の開始時期を認識することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環制御装置。
2. 前記燃焼状態判定手段は、検出途中のイオン電流の後に生じる次の点火タイミングが到来する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環制御装置。
3. 前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形が収束する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環制御装置。
4. 前記燃焼状態判定手段は、前記主燃焼を示す波形がピーク値を迎える前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環制御装置。
5. 排気ガスの帰還量を調整させる再循環弁を具備し前記排気ガスを内燃機関のシリンダへ再循環させる排気ガス再循環部と、前記シリンダ内の圧力状態を圧力信号として出力させる圧力状態検出部と、前記圧力信号に基づいて前記再循環弁の開度を制御させる制御部とを備え、
   前記制御部は、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態を前記圧力信号に基づいて判定する燃焼状態判定手段と、前記燃焼状態判定手段での判定結果に基づいて前記再循環弁を閉成制御又は開成制御させる弁開度制御手段とを機能させ、
   前記燃焼状態判定手段は、検出途中の燃焼サイクルの後に生じる点火タイミングが到来する前に、前記シリンダ内の混合気の燃焼状態について判定結果を得ることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環制御装置。

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