JP4254395B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4254395B2 JP4254395B2 JP2003203684A JP2003203684A JP4254395B2 JP 4254395 B2 JP4254395 B2 JP 4254395B2 JP 2003203684 A JP2003203684 A JP 2003203684A JP 2003203684 A JP2003203684 A JP 2003203684A JP 4254395 B2 JP4254395 B2 JP 4254395B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- timing
- combustion
- fuel injection
- fuel
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室内において失火(すなわち、燃料が燃焼しない状態)が生じたことが検出されたときに燃焼室内の混合気の空燃比を大きくするようにした内燃機関の制御装置が、特許文献1に開示されている。この特許文献1記載の制御装置では、筒内圧(すなわち、燃焼室内の圧力)の2つのピークの差が負になったことをもって失火が生じていると判定される。すなわち、特許文献1記載の内燃機関では、ピストンによる混合気の圧縮により圧縮上死点近傍で筒内圧が第1のピークに達する。そして、その後、失火が生じることなく燃焼が行われれば、この燃焼により筒内圧が第1のピークよりも高い第2のピークに達する。そこで、特許文献1記載の制御装置では、筒内圧が第1のピークに達すると予想されるタイミングで筒内圧が第1筒内圧として検出されると共に、筒内圧が第2のピークに達すると予想されるタイミングで筒内圧が第2筒内圧として検出される。ここで、失火が生じることなく燃焼が行われていれば、第2筒内圧に対する第1筒内圧の差(=第2筒内圧−第1筒内圧)は正の値となるはずであるので、この差が正であれば、失火は生じていないと判定される。一方、失火が生じていると、第1のピークの後に第2のピークは現れず、筒内圧は第1のピークの後、低下するので、上記差は負の値となるので、この差が負であれば、失火が生じていると判定される。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−93748号公報
【特許文献2】
特開平9−68081号公報
【特許文献3】
特開平2−23255号公報
【特許文献4】
特開平7−247883号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献1記載の制御装置では、筒内圧のみに基づいて失火の発生の有無が判定される。ところが、こうした判定方法には、判定精度をさらに向上するための改善の余地がある。すなわち、特許文献1記載の制御装置では、第2のピークが現れると予想されるタイミングで第2の筒内圧が検出されるが、必ずしもこのタイミングで第2のピークが現れるとは限らない。例えば、燃料の着火時期が予想した時期よりも早かったり遅かったりした場合、予想したタイミングで第2のピークが現れるとは限らない。この場合、燃焼が行われているにも係わらず、失火が生じていると判定されてしまう。また、例えば、予想した時期に燃料が着火したとしても、燃料が一気に燃焼せずに比較的ゆっくりと燃焼した場合、やはり、予想したタイミングで第2のピークが現れるとは限りないし、そもそも、第2のピーク自体が現れない可能性もある。
【0005】
いずれにしても、特許文献1記載の制御装置のように、筒内圧のみに基づいて失火の発生の有無を判定するという方法には、判定精度をさらに向上するための改善の余地がある。
【0006】
また、内燃機関の制御装置の分野では、失火の発生の有無を判定するだけでなく、燃焼遅延の有無も判定することも意義がある。すなわち、内燃機関の制御装置の分野では、失火や燃焼遅延といった燃焼不良の有無を判定するという要求もある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、内燃機関の燃焼室内における燃焼不良の有無をより精度良く判定することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、1番目の発明では、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段により検出される燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積であるPV値を算出する算出手段とを具備する内燃機関の制御装置において、燃焼が行われると上記PV値がピークタイミングにおいて最大PV値となるようになっており、上記最大PV値から、上記ピークタイミングにおけるモータリング時のPV値を差し引いて得られるPV差を算出すると共に、上記PV差に基づいて燃焼室内における燃焼不良の有無を判定する燃焼不良判定手段を具備する。
2番目の発明では、1番目の発明において、上記燃焼不良判定手段は上記PV差が予め定められた範囲内にあるか又は予め定められた値よりも小さいことをもって失火が発生していると判定する。
3番目の発明では、2番目の発明において、上記ピークタイミングを検出するタイミング検出手段と、該ピークタイミングが目標タイミングとなるように燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御する制御手段とをさらに具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により失火が発生していると判定されたときには上記ピークタイミングよりも遅いタイミングが上記目標タイミングとなるように燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御する。
4番目の発明では、2番目の発明において、内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを該燃焼室内に再び導入する排気導入手段を具備し、当該制御装置が上記ピークタイミングが目標タイミングとなるように該排気導入手段により燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御する制御手段をさらに具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により失火が発生していると判定されたときには上記ピークタイミングよりも遅いタイミングが上記目標タイミングとなるように上記排気導入手段により燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御する。
5番目の発明では、1番目の発明において、上記燃焼不良判定手段は上記PV差が予め定められた値よりも小さいことをもって燃焼遅延が発生していると判定する。
6番目の発明では、1〜5番目の発明のいずれか1つにおいて、上記燃焼不良判定手段により燃焼不良が発生していると判定されたときに燃焼室内における燃焼を改善する燃焼改善手段をさらに具備する。
7番目の発明では、6番目の発明において、上記燃焼改善手段が燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を制御する制御手段と、燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御する制御手段と、燃焼室から排出され該燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御する制御手段との少なくとも1つを具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により燃焼不良が発生していると判定されたときには燃料噴射弁から噴射させる燃料の量の減量と、燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングの進角と、燃焼室から排出され該燃焼室内に再び導入される排気ガスの量の減量との少なくとも1つを実行する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図1は、4気筒4ストローク圧縮着火式内燃機関の全体図である。図1において、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式の燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートをそれぞれ示す。燃料噴射弁6はそこに電力が供給されると開弁し、これにより、燃料噴射弁6から燃料が噴射される。そして、燃料噴射弁6へ電力を供給する時間(以下「通電時間」という)を制御することにより、燃料噴射弁6が開弁している時間が制御され、したがって、燃料噴射弁6から噴射される燃料の量(以下「燃料噴射量」という)が制御される。
【0010】
吸気ポート8は、対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結される。サージタンク12は、吸気ダクト13を介してエアクリーナ14に連結される。吸気ダクト13内には、ステップモータ15により駆動されるスロットル弁16が配置される。一方、排気ポート10は、排気枝管17および排気管18を介して酸化機能を有する触媒19を内蔵した触媒コンバータ20に連結される。また、排気枝管17には、空燃比センサ21が取り付けられている。
【0011】
排気枝管17とサージタンク12とは、排気再循環(以下「EGR」という)通路22を介して互いに連結される。燃焼室5から排気ポート10に排出された排気ガスの一部が、このEGR通路22を介してサージタンク12に導入され、最終的には、燃焼室5内に導入される。EGR通路22内には、電気制御式のEGR制御弁23が配置される。このEGR制御弁23の開度(以下「EGR開度」という)を制御することによって、燃焼室5内に導入される排気ガスの量が制御される。また、EGR通路22周りには、該EGR通路22内を流れる排気ガス(以下「EGRガス」ともいう)を冷却するための冷却装置24が配置される。冷却装置24内には、内燃機関を冷却するための冷却水が導かれる。
【0012】
一方、燃料噴射弁6は燃料供給管25を介していわゆるコモンレール26に連結される。コモンレール26内へは、電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ27から燃料が供給される。コモンレール26内に供給された燃料は、燃料供給管25を介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール26には、該コモンレール26内の燃料の圧力(以下「燃圧」という)を検出するための燃圧センサ28が取り付けられている。この燃圧センサ28の出力信号に基づいて、コモンレール26内の燃圧が目標圧となるように燃料ポンプ27の吐出量が制御される。
【0013】
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35、および、出力ポート36を具備する。空燃比センサ21の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、燃圧センサ28の出力信号も対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。機関本体1には、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出するための水温センサ29が取り付けられている。この温度センサ29の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
【0014】
また、触媒19下流の排気管45内には、触媒19を通過した排気ガスの温度を検出するための温度センサ46が配置される。この温度センサ46の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
【0015】
また、シリンダヘッド3には、燃焼室5内の圧力(以下「筒内圧」という)を検出するための筒内圧センサ47が配置される。この筒内圧センサ47の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。
【0016】
また、アクセルペダル40には、該アクセルペダル40の踏込量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続される。この負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。さらに、入力ポート35には、クランクシャフト49が、例えば、30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁6、ステップモータ15、EGR制御弁23、および、燃料ポンプ27に接続される。
【0017】
次に、燃料噴射弁の作動に関する制御について説明する。燃料噴射弁の作動に関して制御せしめられるパラメータとしては、燃料噴射量と燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミング(以下「噴射タイミング」と称す)とがある。始めに、燃料噴射量の制御について説明する。
【0018】
本実施形態では、内燃機関の運転状態(以下「機関運転状態」という)にとって最適な燃料噴射量を実験等により予め求め、これら燃料噴射量を目標燃料噴射量TQとして機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって図2に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて図2のマップから目標燃料噴射量TQが読み込まれる。さらに、本実施形態では、燃料噴射量を目標燃料噴射量TQとする上記通電時間を基本通電時間ΤAUbaseとして目標燃料噴射量TQの関数でもって図3に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。図3のマップでは、目標燃料噴射量TQが多くなるにつれて、基本通電時間ΤAUbaseが長くなる。機関運転中、目標燃料噴射量TQに基づいて図3のマップから基本通電時間ΤAUbaseが読み込まれる。
【0019】
ここで、燃料噴射弁6が予定通り作動するのであれば、燃料噴射弁6に基本通電時間ΤAUbaseだけ電力を供給することによって、燃料噴射量は目標燃料噴射量となるはずである。ところが、実際には、燃料噴射弁6の製造誤差や経時劣化等の影響で、燃料噴射弁6に基本通電時間ΤAUbaseだけ電力を供給したとしても、燃料噴射量は目標燃料噴射量になるとは限らない。そこで、本実施形態では、次式(1)に従って、最終的な目標開弁時間ΤAUが算出される。
ΤAU=ΤAUbase×Ki …(1)
詳細は後述するが、上式(1)にて用いられるKiは、実際に燃焼室5内で燃焼した燃料の量に関係するパラメータに基づいて燃料噴射量を目標燃料噴射量とするための係数である。いずれにしても、上式(1)に従って算出される目標開弁時間ΤAUだけ燃料噴射弁6に電力が供給されることによって、燃料噴射弁6からは目標燃料噴射量の燃料が噴射される。
【0020】
なお、本実施形態では、基本通電時間ΤAUbaseを目標燃料噴射量TQの関数としてROM32に予め記憶しているが、基本通電時間ΤAUbaseを各目標燃料噴射量TQに対応させて機関回転数Nと要求負荷Lとの関数としてROM32に予め記憶しておいてもよい。この場合、機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて基本通電時間ΤAUbaseが直接読み込まれることになる。
【0021】
次に、図4を参照しつつ、上式(1)にて用いられる係数Kiの算出方法について説明する。図4において、横軸CAは、クランク角であり、縦軸PVは、筒内圧Pと燃焼室5の容積(以下「筒内容積」という)Vとの積(以下「PV値」という)である。また、図4において、TDCは圧縮行程の上死点(以下「圧縮上死点」という)である。また、図4において、実線は、燃焼室5内にて燃焼が行われたときのPV値の変化を示し、鎖線は、燃焼室5内にて燃焼が行われなかったとき(すなわち、ピストン4の上下動による燃焼室5内の混合気の圧縮・膨張しか行われなかったとき)のPV値の変化を示している。
【0022】
図4の鎖線で示したように、燃焼室5内にて燃焼が行われず、したがって、ピストン4の上下動による燃焼室5内の混合気の圧縮・膨張しか行われなかったときには、PV値は、クランク角CAが圧縮上死点TDCに近づくにつれて徐々に上昇する。そして、PV値は、クランク角CAが圧縮上死点TDCに達したときにピークとなり、その後、徐々に下降する。この場合、鎖線で示したPV値の変化曲線は、圧縮上死点TDCに関して対称となっている。
【0023】
一方、図4の実線で示したように、燃焼室5内にて燃焼が行われたときには、PV値は、クランク角CAが圧縮上死点TDCに近づくにつれて徐々に上昇する。そして、PV値は、クランク角CAが圧縮上死点TDCに達したときにピークとなる。ここまでのPV値の変化は、燃焼室5内にて燃焼が行われなかったときのPV値の変化と同じである。ところが、クランク角CAが圧縮上死点TDCを過ぎると、PV値は若干下降するが、燃料噴射弁6から燃焼室5内に噴射された燃料(例えば、この燃料は圧縮上死点TDC直前のタイミングで噴射される)の燃焼が始まると、PV値は一気に上昇する。そして、PV値は再びピークに達する。以下の説明では、PV値が再びピークに達したときのクランク角(図4のCAp)をピークタイミングと称し、そのときのPV値(図4のPVmax)を最大PV値と称す。なお、PV値は、最大PV値に達した後、一気に下降する。
【0024】
ここで、最大PV値(図4のPVmax)とピークタイミングCApにおけるモータリング時のPV値(図4のPVbase)との差(図4のΔPVであり、以下「ΔPV」または「PV差」という)は、主に、燃焼室5内における燃料の燃焼熱から生じたものである。そして、この燃焼熱は燃焼室5内で燃焼した燃料の量に略比例するはずである。したがって、ΔPVは、燃焼室5内で燃焼した燃料の量(すなわち、実際の燃料噴射量)を代表するパラメータである。別の云い方をすれば、ΔPVから実際の燃料噴射量を知ることができる。さらに言えば、ΔPVを利用すれば、実際の燃料噴射量が目標燃料噴射量となるように上記通電時間を補正する係数(この係数が上式(1)で利用される係数Kiである)を求めることができる。
【0025】
そこで、本実施形態では、燃料噴射量が目標燃料噴射量であったときのΔPVを実験等により予め求め、これらΔPVを目標ΔPVとして目標燃料噴射量TQの関数でもって図5に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。図5のマップでは、目標燃料噴射量TQが多くなるにつれて、目標ΔPVが大きくなる。機関運転中、目標燃料噴射量TQに基づいて図5のマップから目標ΔPVが読み込まれる。そして、各膨張行程毎にΔPVを算出し、この算出されたΔPVと目標ΔPVとを比較する。
【0026】
ここで、ΔPVが目標ΔPVよりも小さいときは、燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも少なかったのであるから、通電時間が長くなるように、上記係数Kiが大きくされる。この場合、係数Kiは、次式(2)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ΔPVと目標ΔPVとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKiiだけ大きくされてもよいし、次式(3)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも大きい値であって、一定値でもよいし、ΔPVと目標ΔPVとの差に比例して大きく値でもよい)Riiだけ大きくされてもよい。
Ki=Ki+ΔKii …(2)
Ki=Ki×Rii …(3)
上式(2)および(3)において、右辺のKiが現在の係数であり、左辺のKiが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(1)に従って算出される目標通電時間ΤAUは長くなり、したがって、燃料噴射量が増量されるので、燃料噴射量が目標燃料噴射量となり、あるいは、少なくとも、目標燃料噴射量に近づくことになる。
【0027】
一方、ΔPVが目標ΔPVよりも大きいときは、燃料噴射量が目標燃料噴射量よりも多かったのであるから、通電時間が短くなるように、上記係数Kiが小さくされる。この場合、係数Kiは、次式(4)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ΔPVと目標ΔPVとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKidだけ小さくされてもよいし、次式(5)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ΔPVと目標ΔPVとの差に比例して小さくなる値でもよい)Ridだけ小さくてもよい。
Ki=Ki−ΔKid …(4)
Ki=Ki×Rid …(5)
上式(4)および(5)においても、右辺のKiが現在の係数であり、左辺のKiが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(1)に従って算出される目標通電時間ΤAUが短くなり、したがって、燃料噴射量が減量されるので、燃料噴射量が目標燃料噴射量となり、あるいは、少なくとも、目標燃料噴射量に近づくことになる。
【0028】
次に、噴射タイミングの制御について説明する。本実施形態では、機関運転状態にとって最適な噴射タイミング(詳細には、ピークタイミング(図4のCAp)が所定のタイミングとなるような噴射タイミング)を実験等により予め求め、これら噴射タイミングを基本噴射タイミングTTbaseとして機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって図6に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。そして、機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて図6のマップから基本噴射タイミングTTbaseが読み込まれる。
【0029】
ここで、燃料噴射弁6が予定通り作動するのであれば、基本噴射タイミングTTbaseにて燃料噴射弁6に電力を供給することによって、ピークタイミング(図4のCAp)が目標タイミングとなるはずである。ところが、実際には、燃料噴射弁6の製造誤差や経時劣化等の影響で、基本噴射タイミングTTbaseにて燃料噴射弁6に電力を供給したとしても、ピークタイミングCApが目標とする所定のタイミングになるとは限らない。そこで、本実施形態では、次式(6)に従って、最終的な目標噴射タイミングTTが算出される。
TT=TTbase×Kt …(6)
詳細は後述するが、上記(6)にて用いられているKtは、ピークタイミングを目標タイミングとするための係数である。いずれにしても、上式(6)に従って算出される目標噴射タイミングTTにて燃料噴射弁6に電力が供給されることによって、ピークタイミングが目標タイミングとなる。
【0030】
次に、上式(6)にて用いられる係数Ktの算出方法について説明する。上述したように、機関運転状態にとって最適な噴射タイミングは、ピークタイミング(図4のCAp)が所定のタイミングとなるようなタイミングである。ここで、一般的な傾向として、噴射タイミングが早くなれば、ピークタイミングも早くなり、逆に、噴射タイミングが遅くなれば、ピークタイミングも遅くなる。したがって、ピークタイミングが所定のタイミングよりも遅いときには、噴射タイミングを進角すれば(すなわち、早くすれば)、ピークタイミングは所定のタイミングに近づくことになる。逆に、ピークタイミング所定のタイミングよりも早いときには、噴射タイミングを遅角すれば(すなわち、遅くすれば)、ピークタイミングは所定のタイミングに近づくことになる。
【0031】
そこで、本実施形態では、機関運転状態にとって最適なピークタイミングを実験等により予め求め、これらピークタイミングを目標ピークタイミングTCApとして機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって図7に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。そして、機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて図7のマップから目標ピークタイミングTCApが読み込まれる。そして、各膨張行程毎にピークタイミングを検出し、この検出されたピークタイミングと目標ピークタイミングTCApとを比較する。
【0032】
ここで、検出された実際のピークタイミングCApが目標ピークタイミングTCApよりも早いときには、噴射タイミングが目標噴射タイミングよりも早かったのであるから、上記係数Ktが大きくされる。この場合、係数Ktは、次式(7)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKtiだけ大きくされてもよいし、次式(8)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも大きい値であって、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)Rtiだけ大きくされてもよい。
Kt=Kt+ΔKti …(7)
Kt=Kt×Rti …(8)
上式(7)および(8)において、右辺のKtが現在の係数であり、左辺のKtが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(6)に従って算出される最終的な目標噴射タイミングTTは遅くなるので、実際のピークタイミングが目標ピークタイミングとなり、あるいは、少なくとも、目標ピークタイミングに近づくことになる。
【0033】
一方、実際のピークタイミングCApが目標ピークタイミングTCApよりも遅いときには、噴射タイミングが目標噴射タイミングよりも遅かったのであるから、上記係数Ktが小さくされる。この場合、係数Ktは、次式(9)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKtdだけ小さくされてもよいし、次式(10)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して小さくなる値でもよい)Rtdだけ小さくされてもよい。
Kt=Kt−ΔKtd …(9)
Kt=Kt×Rtd …(10)
上式(9)および(10)においても、右辺のKtが現在の係数であり、左辺のKtが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(6)に従って算出される最終的な目標噴射タイミングTTが早くなるので、実際のピークタイミングが目標ピークタイミングとなり、あるいは、少なくとも、目標ピークタイミングに近づくことになる。
【0034】
次に、EGR制御弁の作動に関する制御について説明する。EGR制御弁の作動に関して制御せしめられるパラメータとしては、燃焼室5内に導入される排気ガスの量(以下「EGRガス量」という)がある。EGRガス量は、EGR制御弁の開度(EGR開度)を制御することによって制御可能であるので、本実施形態では、EGR開度が制御される。
【0035】
具体的には、本実施形態では、機関運転状態にとって最適なEGRガス量(詳細には、ピークタイミング(図4のCAp)が所定のタイミングとなるような量)を達成するようなEGR開度を実験等により予め求め、これらEGR開度を基本EGR開度TDbaseとして機関回転数Nと要求負荷Lとの関数でもって図8に示したようなマップの形でROM32に予め記憶しておく。そして、機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて図8のマップから基本EGR開度TDbaseが読み込まれる。
【0036】
ここで、EGR開度が基本EGR開度TDbaseとなるようにEGR制御弁23を制御すれば、理論的には、EGRガス量が最適な量となり、したがって、ピークタイミングが所定のタイミングとなるはずである。ところが、実際には、EGR制御弁23の製造誤差や経時劣化等の影響で、EGR開度が基本EGR開度TDbaseとなるようにEGR制御弁23を制御したとしても、ピークタイミングCApが目標とする所定のタイミングになるとは限らない。そこで、本実施形態では、次式(11)に従って、最終的な目標EGR開度TDが算出される。
TD=TDbase×Ke …(11)
詳細は後述するが、上式(11)にて用いられているKeは、ピークタイミングを目標タイミングとするための係数である。いずれにしても、EGR開度が上式(11)に従って算出される目標EGR開度TDとなるようにEGR制御弁23が制御されることによって、ピークタイミングが目標タイミングとなる。
【0037】
次に、上式(11)にて用いられる係数Keの算出方法について説明する。上述したように、機関運転状態にとって最適なEGRガス量は、ピークタイミング(図4のCAp)が所定のタイミングとなるような量である。ここで、一般的な傾向として、EGRガス量が多ければ、燃料噴射弁6から燃料が噴射されてからこの燃料の着火が始まるまでの時間(いわゆる、燃料着火遅れ時間)が長くなり、且つ、燃料の着火が始まってから燃料の燃焼が完了するまでの時間(いわゆる、燃焼時間)も長くなる。いずれにしても、EGRガス量が多ければ、燃料が噴射されてから燃料の燃焼が完了するまでの時間が長くなるので、ピークタイミングは遅くなる。逆に、EGRガス量が少なければ、ピークタイミングは早くなる。したがって、ピークタイミングが所定のタイミングよりも遅いときには、EGRガス量が少なくなれば(すなわち、EGR開度が小さくなれば)、ピークタイミングは所定のタイミングに近づくことになる。逆に、ピークタイミングが所定のタイミングよりも早いときには、EGRガス量が多くなれば(すなわち、EGR開度が大きくなれば)、ピークタイミングは所定のタイミングに近づくことになる。
【0038】
そこで、本実施形態では、機関運転中、機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて図7のマップから目標ピークタイミングTCApが読み込まれる。そして、各膨張行程毎にピークタイミングを検出し、この検出されたピークタイミングと目標ピークタイミングTCApとを比較する。
【0039】
ここで、検出された実際のピークタイミングCApが目標ピークタイミングTCApよりも早いときには、EGRガス量が目標EGRガス量よりも少なく、したがって、EGR開度が目標EGR開度よりも小さかったのであるから、上記係数Keが大きくされる。この場合、係数Keは、次式(12)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKeiだけ大きくされてもよいし、次式(13)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも大きい値であって、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)Reiだけ大きくされてもよい。
Ke=Ke+ΔKei …(12)
Ke=Ke×Rei …(13)
上式(12)および(13)において、右辺のKeが現在の係数であり、左辺のKeが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(11)に従って算出される最終的な目標EGR開度TDが大きくなるので、実際のピークタイミングが目標ピークタイミングとなり、あるいは、少なくとも、目標ピークタイミングに近づくことになる。
【0040】
一方、実際のピークタイミングCApが目標ピークタイミングTCApよりも遅いときには、EGRガス量が目標EGRガス量よりも多く、したがって、EGR開度が目標EGR開度よりも大きかったのであるから、上記係数Keが小さくされる。この場合、係数Keは、次式(14)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して大きくなる値でもよい)ΔKedだけ小さくされてもよいし、次式(15)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、実際のピークタイミングと目標ピークタイミングとの差に比例して小さくなる値でもよい)Redだけ小さくされてもよい。
Ke=Ke−ΔKed …(14)
Ke=Ke×Red …(15)
上記(12)および(13)においても、右辺のKeが現在の係数であり、左辺のKeが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(11)に従って算出される最終的な目標EGR開度TDが小さくなるので、実際のピークタイミングが目標ピークタイミングとなり、あるいは、少なくとも、目標ピークタイミングに近づくことになる。
【0041】
ところで、上述したように燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度を制御しているときに、燃焼室5内で失火(すなわち、燃料噴射弁6から燃料が噴射されたにも係わらず、その燃料の着火が起こらない状態)が生じることがある。これは、燃料噴射量が多すぎたり、噴射タイミングが遅すぎたり、EGRガス量が多すぎたりすることから生じることが多い。したがって、失火が生じているときに燃料噴射量を少なくしたり或いは噴射タイミングを進角したり或いはEGRガス量を少なくすれば、失火を抑制することができる。また、失火が生じているときには燃料が燃焼せず、この燃焼しなかった燃料は燃焼室5内に残存してしまったり、燃焼室5からそのまま排出されてしまったりする。燃焼室5内に燃料が残存していると、次の機関サイクルにおいて噴射された燃料が燃焼しづらくなるし、燃焼しなかった燃料が燃焼室5から排出されると、燃費の悪化や排気エミッションの悪化を招くことになる。
【0042】
一方、燃料噴射量を少なくすれば、燃料を燃焼させやすくなるし、燃費の悪化や排気エミッションの悪化を抑制することができる。そこで、本実施形態では、以下のようにして、燃焼室5内で失火が生じたか否かを判定し、失火が生じていると判定された場合には、以下のようにして、失火の発生を抑制するべく、燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度を制御する。次に、本実施形態における失火判定方法(すなわち、燃焼室5内で失火が発生しているか否かを判定する方法)、および、失火が発生していると判定されたときの本実施形態における燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度に対する制御方法について説明する。
【0043】
まず、始めに、本実施形態における失火判定方法について説明する。燃焼室5内において、失火が発生した時とは、燃焼室5内にて燃焼が行われなかった時のことであるから、このときには、ピストン4の上下動による燃焼室5内の混合気の圧縮・膨張しか行われない。したがって、このとき、PV値は、図4の鎖線で示したように変化する。すなわち、PV値は、クランク角CAが圧縮上死点TDCに近づくにつれて徐々に上昇し、クランク角CAが圧縮上死点TDCに達したときにピークとなり、その後、徐々に下降する。したがって、この場合、理論的には、ピークタイミング(図4のCAp)は圧縮上死点TDCとなる。もちろん、失火が発生したときであっても、ピークタイミングCApは正確に圧縮上死点TDCとはならずに該圧縮上死点TDCから多少ずれることはあるが、いずれにしても、失火が発生したときには、ピークタイミングCApは圧縮上死点TDC近傍となるし、少なくとも、圧縮上死点TDCよりも早くなることはほとんどない。したがって、ピークタイミングCApが圧縮上死点TDC近傍にあることをもって、あるいは、ピークタイミングCApが圧縮上死点TDCよりも早いことをもって、失火が発生していると判定することができる。
【0044】
そこで、失火判定方法の第1の実施形態では、各膨張行程毎にピークタイミングCApを検出し、この検出されたピークタイミングCApと圧縮上死点TDCとを比較する。ここで、検出された実際のピークタイミングCApが圧縮上死点TDCよりも早いときには、失火が発生していると判定する。逆に、検出された実際のピークタイミングCApが圧縮上死点TDCよりも遅いときには、失火は発生していないと判定する。これにより、燃焼室5内において失火が発生しているか否かを判定することができる。
【0045】
また、失火判定方法の第2の実施形態では、検出された実際のピークタイミングCApが圧縮上死点TDC近傍の予め定められた範囲(失火が生じたときにピークタイミングがとりうる範囲であって、例えば、予め実験等により求められ、以下これを「失火範囲」という)内にあるときには、失火が発生していると判定する。一方、検出された実際のピークタイミングCApが上記失火範囲外にあるときには、失火は発生していないと判定する。これによっても、燃焼室5内において失火が発生しているか否かを判定することができる。
【0046】
なお、失火判定方法の第2実施形態において、上記失火範囲の最進角値(すなわち、該失火範囲において最も早いタイミング)が圧縮上死点TDCに近すぎると、失火が発生しているときのピークタイミングCApが該最進角値よりも早くなってしまうこともありうる。この場合、本来、失火が発生していると判定されなければならないにも係わらず、失火は発生していないと判定されてしまう。したがって、このことを回避するためには、上記最進角値は、圧縮上死点TDCよりも十分に早い値(タイミング)に設定しておく必要がある。したがって、このように圧縮上死点TDCよりも十分に早い値(タイミング)を設定することが困難である場合には、上記失火範囲の最進角値を設定せずに、単に、上記失火範囲の最遅角値(すなわち、該失火範囲において最も遅いタイミング)のみを用いて、ピークタイミングCApが上記最遅角値よりも早いときに失火が生じていると判定し、逆に、ピークタイミングCApが上記最遅角値よりも遅いときに失火は生じていないと判定するようにしてもよい。
【0047】
さらに、失火判定方法の第2実施形態において、上記失火範囲の最遅角値を設定することも困難である場合には、失火判定方法の第1実施形態におけるように、単に、ピークタイミングCAを圧縮上死点TDCと比較して失火の発生の有無を判定するほうが有利である。
【0048】
ところで、失火が発生している場合、理論的には、上記ΔPVは零となる。もちろん、失火が発生したときであっても、ΔPVが正確に零とはならずに零からずれることはあるが、いずれにしても、失火が発生したときには、ΔPVは、少なくとも、零に近くなる。したがって、ΔPVが零近傍にあることをもって、あるいは、非常に小さいことをもって、失火が発生していると判定することができる。
【0049】
そこで、失火判定方法の第3の実施形態では、各膨張行程毎にΔPVを算出し、この算出されたΔPVと零近傍の予め定められた範囲(これは、失火が生じていると認定可能な程度のΔPVの範囲であって、予め実験等により求められる範囲であり、以下これを「失火範囲」という)とを比較する。ここで、算出されたΔPVが上記失火範囲内にあるときには、失火が発生していると判定する。逆に、算出されたΔPVが上記失火範囲外にあるときには、失火は発生していないと判定する。これによっても、燃焼室5内において失火が発生しているか否かを判定することができる。
【0050】
また、失火判定方法の第4実施形態では、算出されたΔPVが予め定められた値(零よりも大きいが零に近い値であって、以下これを「所定値」という)よりも小さいときに失火が発生していると判定し、逆に、算出されたΔPVが上記所定値よりも大きいときには失火は発生していないと判定する。これによっても、燃焼室5内において失火が発生しているか否かを判定することができる。
【0051】
なお、失火判定方法の第3実施形態において、失火範囲の最小値(負の値)が零に近すぎると、失火が発生しているときのΔPVが該最小値よりも小さくなってしまうこともありうる(実際には、ΔPVが負の値になることは多くはないが、ΔPVが負の値となって算出されることもありうる)。この場合、本来、失火が発生していると判定されなければならないにも係わらず、失火は発生していないと判定されてしまう。したがって、このことを回避するためには、上記最小値は、零よりも十分に小さい負の値に設定しておく必要がある。したがって、こうしたことを考えると、失火判定方法の第4実施形態のように、単に、ΔPVを所定値(零よりも大きいが零に近い値)と比較して失火の発生の有無を判定するほうが有利である。
【0052】
また、一般的に、機関回転数が小さく且つ要求負荷が小さいときには、燃料噴射量が少なく、したがって、ΔPVも小さい値(すなわち、零に近い値)となる。このとき、上述したように、ΔPVに基づいて失火が発生しているか否かを判定すると、ΔPVが零に近いので、失火が発生していないにも係わらず、失火が発生していると判定されてしまう可能性がある。したがって、機関回転数が小さく且つ要求負荷が小さいときには、ピークタイミングに基づいて失火が発生しているか否かを判定したほうがその判定結果はより正確であると言える。
【0053】
次に、失火が発生していると判定されたときの本実施形態における燃料噴射量に対する制御方法について説明する。失火が発生しているときには、燃料噴射弁6から噴射された燃料が燃焼室5内に残存している可能性がある。この場合において、次の機関サイクルにおいて燃料噴射弁6から所期の量(上述したようにして決定される目標燃料噴射量)の燃料が噴射されると、混合気の空燃比が非常に小さくなる。この場合、燃料の着火が起こり難くなり、あるいは、燃料の着火が起こったとしても、燃料が完全燃焼するには空気の量が少ないので、一部の燃料が燃焼せずに無駄になるし、排気エミッションの悪化も招く。
【0054】
そこで、失火発生時における本実施形態の燃料噴射量の制御方法では、失火が発生していると判定されたときには、目標燃料噴射量が減量せしめられる。具体的には、上式(1)に従って算出される最終的な目標開弁時間ΤAUが小さくされ、あるいは、上式(1)にて用いられる係数Kiが小さくされる。係数Kiが小さくされる場合、係数Kiは、上式(2)に従って更新されるのではなく、次式(16)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して或いはΔPVが正である場合にはΔPVに反比例して大きくなる値でもよい)ΔKiduだけ小さくされてもよいし、上式(3)に従って更新されるのではなく、次式(17)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して或いはΔPVが正である場合にはΔPVに反比例して小さくなる値でもよい)Riduだけ小さくされてもよい。
Ki=Ki−ΔKidu …(16)
Ki=Ki×Ridu …(17)
上式(16)および(17)において、右辺のKiが現在の係数であり、左辺のKiが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(1)に従って算出される目標通電時間ΤAUが短くなり、したがって、燃料噴射量が減量されるので、燃料が着火しやすくなり、また、燃料が燃焼せずに無駄となることが回避され、しかも、排気エミッションの悪化も抑制される。
【0055】
次に、失火発生時における本実施形態の噴射タイミングに対する制御方法について説明する。失火が生じているときのピークタイミングは圧縮上死点に近いタイミングとなるので、このときのピークタイミングは図7のマップから読み込まれる目標ピークタイミングよりも大幅に早いタイミングとなっている。この場合、上述した実施形態では、上式(7)または(8)に従って係数Ktが算出されるが、これによると、噴射タイミングは遅角せしめられることになる。ここで、一般的には、噴射タイミングが遅くなるほど、燃料は着火しづらくなる傾向がある。すなわち、上式(7)または(8)に従って算出される係数Ktを用いて上式(6)に従って噴射タイミングが制御されると、失火の発生が継続してしまう。
【0056】
そこで、失火発生時における噴射タイミングの制御方法の第1の実施形態では、失火が発生していると判定されたときには、噴射タイミングが進角される。具体的には、失火が発生していると判定されたときには、検出される実際のピークタイミングの代わりに、目標ピークタイミングよりも十分に遅いタイミングが用いられる。すなわち、目標ピークタイミングよりも十分に遅いタイミングを実際のピークタイミングとして利用する。この場合、上述した実施形態では、上式(9)または(10)に従って係数Ktが算出されることになるので、噴射タイミングは進角されることになる。これによれば、噴射タイミングが遅角せしめられることが回避される。しかも、これによれば、噴射タイミングが進角されるので、燃料が着火しやすくなり、失火が解消されることになる。
【0057】
また、失火発生時における噴射タイミングの制御方法の第2実施形態においては、失火が発生していると判定されたときには、上式(6)にて用いられる係数Ktが直接小さくされる。この場合、係数Ktは、上式(7)に従って更新されるのではなく、次式(18)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して大きくなる値でもよい)ΔKtduだけ小さくされてもよいし、上式(8)に従って更新されるのではなく、次式(19)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して小さくなる値でもよい)Rtduだけ小さくされてもよい。
Kt=Kt−ΔKtdu …(18)
Kt=Kt×Rtdu …(19)
上式(18)および(19)において、右辺のKtが現在の係数であり、左辺のKtが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(6)に従って算出される目標噴射タイミングTTが早くなり、したがって、噴射タイミングが早められる。これによれば、失火発生時に噴射タイミングが遅角せしめられることが回避される。しかも、これによれば、噴射タイミングが早められるので、燃料が着火しやすくなり、失火が解消されることになる。
【0058】
次に、失火発生時における本実施形態のEGR開度に対する制御方法について説明する。上述したように、失火が生じているときのピークタイミングは圧縮上死点に近いタイミングとなるので、このときのピークタイミングは図7のマップから読み込まれる目標ピークタイミングよりも大幅に早いタイミングとなっている。この場合、上述した実施形態では、上式(12)または(13)に従って係数Keが算出されるが、これによると、EGR開度は大きくされ、したがって、EGRガス量が多くなる。ここで、一般的には、EGRガス量が多くなると、燃料はより着火しずらくなる傾向がある。すなわち、上式(12)または(13)に従って算出される係数Keを用いて上式(11)に従ってEGR開度が制御されると、失火の発生が継続してしまう。
【0059】
そこで、失火発生時におけるEGR開度の制御方法の第1実施形態においては、失火が発生していると判定されたときには、EGR開度が小さくされる。具体的には、失火が発生していると判定されたときには、検出される実際のピークタイミングの代わりに、目標ピークタイミングよりも十分に遅いタイミングが用いられる(ここで用いられるタイミングは、失火発生時における噴射タイミングの制御方法の第1実施形態において用いられるタイミングと同じであっても異なっていてもよいが、同じであるほうが制御上は簡便である)。すなわち、目標ピークタイミングよりも十分に遅いタイミングを実際のピークタイミングとして利用する。この場合、上述した実施形態では、上式(14)または(15)に従って係数Keが算出されることになるので、EGR開度は小さくなる。これによれば、EGRガス量が多くなることが回避される。しかも、これによれば、EGRガス量が少なくなるので、燃料が着火しやすくなり、失火が解消される。
【0060】
また、失火発生時におけるEGR開度の制御方法の第2実施形態においては、失火が発生されていると判定されたときには、上式(11)にて用いられる係数Keが直接小さくされる。この場合、係数Keは、上式(12)に従って更新されるのではなく、次式(20)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して大きくなる値でもよい)ΔKeduだけ小さくされてもよいし、上式(13)に従って更新されるのではなく、次式(21)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングが圧縮上死点よりも遅い場合にはピークタイミングと圧縮上死点との差に反比例して小さくなる値でもよい)Reduだけ小さくされてもよい。
Ke=Ke−ΔKedu …(20)
Ke=Ke×Redu …(21)
上式(20)および(21)において、右辺のKeが現在の係数であり、左辺のKeが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(11)に従って算出される目標EGR開度TDが小さくなるので、EGR開度が小さくなる。これによれば、失火発生時にEGRガス量が多くなることが回避される。しかも、これによれば、EGRガス量が少なくなるので、燃料が着火しやすくなり、失火が解消される。
【0061】
ところで、上述したように燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度を制御しているときに、燃焼室5内で、失火が生じないまでも、燃焼遅延(すなわち、燃焼が遅くなる現象)が生じることがある。これは、燃料噴射量が多すぎたり、噴射タイミングが遅すぎたり、EGRガス量が多すぎたりすることから生じることが多い。したがって、燃焼遅延が生じているときに燃料噴射量を少なくしたり或いは噴射タイミングを早めたり或いはEGRガス量を少なくすれば、燃焼遅延を抑制することができる。また、燃焼遅延が生じているときには燃料が燃焼しづらく、一部の燃料が燃焼せず、この燃焼しなかった燃料は燃焼室5内に残存してしまったり、燃焼室5からそのまま排出されてしまったりする。燃焼室5内に燃料が残存していると、次の機関サイクルにおいて噴射された燃料が燃焼しづらくなるし、燃焼室5から燃料が排出されると、燃費の悪化を招くことになる。したがって、燃焼遅延が生じているときに燃料噴射量を少なくすれば、燃料を燃焼させやすくなるし、燃費の悪化を抑制することができる。そこで、本実施形態では、以下のようにして、燃焼室5内で燃焼遅延が生じたか否かを判定し、燃焼遅延が生じていると判定された場合には、以下のようにして、燃焼遅延の発生を抑制するべく、燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度を制御する。次に、本実施形態における燃焼遅延判定方法(すなわち、燃焼室5内で燃焼遅延が生じているか否かを判定する方法)、および、燃焼遅延が発生していると判定されたときの本実施形態における燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度に対する制御方法について説明する。
【0062】
まず、始めに、本実施形態における燃焼遅延判定方法について説明する。燃焼遅延が生じているときには、ピークタイミング(すなわち、PV値が最大となるタイミングであって、図4のCApである)が遅くなる。したがって、ピークタイミングCApが比較的遅いタイミングであることをもって、燃焼遅延が発生していると判定することができる。そこで、燃焼遅延判定方法の第1の実施形態では、各膨張行程毎にピークタイミングCApを検出し、この検出されたピークタイミングCApと予め定められたタイミング(これは、例えば、燃焼遅延が生じているタイミングのうち最も早いタイミングであって、実験等により予め求められるタイミングであり、以下「所定タイミング」という)とを比較する。ここで、検出された実際のピークタイミングCApが上記所定タイミングよりも遅いときには、燃焼遅延が発生していると判定する。一方、検出された実際のピークタイミングCApが上記所定タイミングよりも早いときには、燃焼遅延は発生していないと判定する。これにより、燃焼室5内において燃焼遅延が発生しているか否かを判定することができる。
【0063】
また、燃焼遅延が発生している場合、上記ΔPVは比較的小さくなる。したがって、ΔPVが比較的小さいことをもって、燃焼遅延が発生していると判定することができる。そこで、燃焼遅延判定方法の第2の実施形態では、各膨張行程毎にΔPVを算出し、この算出されたΔPVと予め定められた値(これは、例えば、燃焼遅延が生じているときのΔPVのうち最も大きい値であって、実験等により予め求められる値であり、以下「所定値」という)とを比較する。もちろん、失火判定を同時に行っている場合には、算出されたΔPVと上記失火範囲(これは、失火が生じていると認定可能な程度のΔPVの値の範囲であって、零近傍の範囲である)の最大値とも比較する。ここで、算出されたΔPVが上記所定値よりも小さく且つ上記失火範囲の最大値よりも大きいときには、燃焼遅延が発生していると判定する。一方、算出されたΔPVが上記所定値よりも大きいときには、燃焼遅延は発生していないと判定する。これによっても、燃焼室5内において燃焼遅延が発生しているか否かを判定することができる。
【0064】
もちろん、上述した燃焼遅延判定方法の第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせて、燃焼遅延を判定してもよい。この場合、ピークタイミングCApが上記所定タイミングよりも遅いか或いはΔPVが上記所定値よりも小さく且つ上記失火範囲の最大値よりも大きいことをもって、燃焼遅延が発生していると判定してもよいし、ピークタイミングCApが上記所定タイミングよりも遅く且つΔPVが上記所定値よりも小さく且つ上記失火範囲の最大値よりも大きいことをもって、燃焼遅延が発生していると判定してもよい。
【0065】
次に、燃焼遅延発生時における本実施形態の燃料噴射量に対する制御方法について説明する。燃焼遅延が発生しているときには、燃料噴射弁6から噴射された燃料が燃焼室5内に残存している可能性がある。失火が発生している場合に関連して説明したように、この場合において、次の機関サイクルにおいて燃料噴射弁6から所期の量(上述したようにして決定される目標燃料噴射量)の燃料が噴射されると、混合気の空燃比が非常に小さくなる。この場合、燃料の着火が起こり難くなり、あるいは、燃料の着火が起こったとしても、燃料が完全に燃焼するには空気の量が少ないので、結局のところ、一部の燃料が燃焼せずに無駄になるし、排気エミッションの悪化をも招く。
【0066】
そこで、燃焼遅延発生時における本実施形態の燃料噴射量の制御方法では、燃焼遅延が発生していると判定されたときには、目標燃料噴射量が減量せしめられる。具体的には、上式(1)に従って算出される最終的な目標開弁時間ΤAUが小さくされ、あるいは、上式(1)にて用いられる係数Kiが小さくされる。係数Kiが小さくされる場合、係数Kiは、上式(2)に従って更新されるのではなく、次式(22)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に比例して或いはΔPVに反比例して大きくなる値でもよいが、上式(16)にて用いられる所定値ΔKiduよりも小さい値である)ΔKidvだけ小さくされてもよいし、次式(23)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に反比例して或いはΔPVに反比例して小さくなる値でもよいが、上式(17)にて用いられる所定割合Riduよりも大きい値である)Ridvだけ小さくされてもよい。
Ki=Ki−ΔKidv …(22)
Ki=Ki×Ridv …(23)
上式(22)および(23)において、右辺のKiが現在の係数であり、左辺のKiが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(1)に従って算出される目標通電時間ΤAUが短くなり、したがって、燃料噴射量が減量されるので、燃料が着火しやすくなり、また、燃料が燃焼せずに無駄となることが回避され、しかも、排気エミッションの悪化も抑制される。
【0067】
次に、燃焼遅延発生時における本実施形態の噴射タイミングの制御方法について説明する。噴射タイミングが遅いほど燃焼遅延が発生する可能性が大きくなるのであるから、燃焼遅延が発生しているときに噴射タイミングを進角すれば、燃焼遅延が発生する可能性は小さくなる。そこで、燃焼遅延が発生したときにおける本実施形態の噴射タイミングの制御方法においては、燃焼遅延が発生していると判定されたときには、噴射タイミングが進角される。具体的には、上式(6)にて用いられる係数Ktが小さくされる。この場合、係数Ktは、上式(7)に従って更新されるのではなく、次式(24)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に比例して或いはΔPVに比例して大きくなる値でもよいが、上式(18)にて用いられる所定値ΔKtduよりも小さい値である)ΔKtdvだけ小さくされてもよいし、上式(8)に従って更新されるのではなく、次式(25)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に反比例して或いはΔPVに比例して小さくなる値でもよいが、上式(19)にて用いられる所定割合Rtduよりも大きい値である)Rtdvだけ小さくされてもよい。
Kt=Kt−ΔKtdv …(24)
Kt=Kt×Rtdv …(25)
上式(24)および(25)において、右辺のKtが現在の係数であり、左辺のKtが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(6)に従って算出される目標噴射タイミングTTが早くなり、したがって、燃料が着火しやすくなり、燃焼遅延が解消されることになる。
【0068】
次に、燃焼遅延発生時における本実施形態のEGR開度の制御方法について説明する。EGRガス量が多いほど燃焼遅延が発生する可能性が大きくなるのであるから、燃焼遅延が発生しているときにEGR開度を小さくすれば(すなわち、EGRガス量を少なくすれば)、燃焼遅延が発生する可能性は小さくなる。そこで、燃焼遅延が発生したときにおける本実施形態のEGR開度の制御方法においては、燃焼遅延が発生していると判定されたときには、EGR開度が小さくされる。具体的には、上式(11)にて用いられる係数Keが小さくされる。この場合、係数Keは、上式(12)に従って更新されるのではなく、次式(26)に示したように、所定値(これは、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に比例して或いはΔPVに反比例して大きくなる値であってもよいが、上式(20)にて用いられる所定値ΔKedvだけ小さくされてもよいし、上式(13)に従って更新されるのではなく、次式(27)に示したように、所定割合(これは、1.0よりも小さい値であって、一定値でもよいし、ピークタイミングと上記所定タイミングとの差に反比例して或いはΔPVに比例して小さくなる値でもよいが、上式(21)にて用いられる所定割合Reduよりも大きい値である)Redvだけ小さくされてもよい。
Ke=Ke−ΔKedv …(26)
Ke=Ke×Redv …(27)
上式(26)および(27)において、右辺のKeが現在の係数であり、左辺のKeが今回新たに更新されて次回使用される係数である。
これによれば、上式(11)に従って算出される目標EGR開度TDが小さくなるので、EGR開度が小さくなる。これによれば、EGRガス量が少なくなるので、燃料が着火しやすくなり、燃焼遅延が解消される。
【0069】
図9は、本実施形態に従った燃料噴射量の制御の一例を示している。図9において、CApはピークタイミング(図4のCAp)であり、ΔPVはPV差であり、Qは燃料噴射量であり、Qbは燃焼室5内で燃焼した燃料の量であり、Quは燃焼室5内に残存した燃料の量である。また、ピークタイミングCApを示した線図において、TDCは圧縮上死点を示している。また、燃料噴射量Qを示した線図において、1〜7は燃料噴射弁6からの燃料噴射の回数を示しており、1は1回目の燃料噴射、2は2回目の燃料噴射、以下同様に、7は7回目の燃料噴射を示している。
【0070】
図9に示した例では、1回目の燃料噴射では、所期の量Q3の燃料が噴射される。このとき、図9の例では、燃焼燃料量Qbは燃料噴射量と等しい量Q3である。すなわち、噴射された燃料全てが燃焼する。したがって、残存燃料量Quは零である。そして、ピークタイミングCApは所期のタイミング(すなわち、目標タイミング)TCAであり、ΔPVは所期の値(すなわち、目標ΔPV)TΔPVである。この場合、ピークタイミングCApが上記失火範囲の最遅角タイミングAよりも遅く且つ上記所定タイミング(すなわち、燃焼遅延が生じているタイミングのうち最も早いタイミング)Bよりも早く、ΔPVが上記失火範囲(すなわち、失火が生じていると認定可能な程度のΔPVの値の範囲)の最大値Dよりも大きく且つ上記所定値(すなわち、燃焼遅延が生じているときのΔPVのうち最も大きい値)Cよりも大きいことから、失火も燃焼遅延も生じていないと判定される。このため、2回目の燃料噴射でも、所期の量(図9の例では、1回目の燃料噴射量と同じ量Q3)の燃料が噴射される。
【0071】
そして、図9の例では、次の2回目の燃料噴射でも、燃焼燃料量Qbは燃料噴射量と等しい量Q3であり、噴射された燃料全てが燃焼する。したがって、残存燃料量Quは零であり、ピークタイミングCApは所期のタイミングTCAであり、ΔPVは所期の値TΔPVである。したがって、このときにも、失火も燃料遅延も生じていないので、3回目の燃料噴射でも、所期の量(図示した例では、1回目の燃料噴射量と同じ量Q3)の燃料が噴射される。
【0072】
ところが、図9の例では、次の3回目の燃料噴射では、燃焼燃料量Qbは零である。すなわち、失火が生じている。したがって、残存燃料量Quは燃料噴射量と等しい量Q3である。そして、ピークタイミングCApは圧縮上死点TDC近傍のタイミングであり、ΔPVは略零である。この場合、ピークタイミングCApは上記失火範囲の最遅角タイミングAよりも早く、ΔPVが上記失火範囲の最大値Dよりも小さいことから、失火が生じていると判定される。このため、4回目の燃料噴射では、所期の量よりも少ない量Q2の燃料が噴射されることになる。もちろん、このとき、燃料を燃焼しやすくするために、EGRガス量が少なくされ、さらに、4回目の燃料噴射のタイミングが早められる。
【0073】
そして、4回目の燃料噴射では、燃料が燃焼しやすくされているので、図9の例では、燃焼燃料量Qbは4回目の燃料噴射における燃料噴射量Q2よりも少ないが零よりも多い量Q1となっている。したがって、残存燃料量QuはQ3からQ4に増大することになるが、ピークタイミングCApは上記失火範囲の最遅角タイミングAよりも遅く、ΔPVは上記失火範囲の最大値Dよりも大きくなる。すなわち、燃焼室5内のおける燃焼が改善されている。しかしながら、ピークタイミングCApは上記所定タイミングBよりも遅く、ΔPVは依然として上記所定値Cよりも小さいので、燃焼遅延が生じていると判定される。このため、5回目の燃料噴射では、4回目の燃料噴射における燃料噴射量Q2よりもさらに少ない量Q1の燃料が噴射される。また、このときにも、燃料を燃焼しやすくするために、EGRガス量がさらに少なくされ、5回目の燃料噴射のタイミングがさらに早められる。
【0074】
そして、5回目の燃料噴射では、燃料がさらに燃焼しやすくされているので、図9の例では、燃料燃焼量Qbは5回目の燃料噴射における燃料噴射量Q1よりも多い量Q2となっている。したがって、残存燃料量QuはQ4からQ3に減少することになる。しかしながら、ピークタイミングCApは上記所定タイミングBよりも遅く、ΔPVは依然として上記所定値Cよりも小さいので、燃焼遅延が生じていると判定される。このため、図9の例では、6回目の燃料噴射における燃料噴射量は零にまで少なくされる。そして、このときにも、燃料を燃焼しやくすくするために、EGRガス量が少なくされ、6回目の燃料噴射のタイミングがさらに早められる。
【0075】
そして、6回目の燃料噴射では、燃料がさらに燃焼しやすくされているので、図9の例では、燃料燃焼量QbはQ3となっている。したがって、残存燃料量QuはQ3から零に減少することになる。そして、このとき、ピークタイミングCApが上記失火範囲の最遅角タイミングAよりも遅く且つ上記所定タイミングBよりも早く、ΔPVが上記失火範囲の最大値Dよりも大きく且つ上記所定値Cよりも大きいことから、失火も燃焼遅延も生じていないと判定される。このため、7回目の燃料噴射では、所期の量(図9の例では、1回目の燃料噴射量と同じ量Q3)の燃料が噴射される。
【0076】
本実施形態によれば、失火または燃焼遅延が生じたときには、こうしたプロセスを経て、失火または燃焼遅延が解消されるのである。また、燃焼の性状が予定していた性状と異なる場合には、燃料の着火遅れが大きくなったりするが、このプロセスによれば、こうした着火遅れも解消される。さらに、燃料の燃焼期間も望ましい期間となり、また、燃焼室5を画成する壁面に付着した燃料が燃焼することに起因する燃料着火(燃焼開始)時期のずれも解消される。さらに、空燃比が過剰にリッチになることも抑制されるので、空燃比が過剰にリッチであることに起因する失火の発生や過剰な燃焼の発生(これは、燃焼騒音を増大させるものである)も抑制される。
【0077】
ところで、上述した実施形態では、機関サイクル毎にΔPVが算出され、この算出されたΔPVと図5のマップから読み込まれる目標ΔPVとを比較し、燃料噴射量を補正するようにしている。これによれば、燃料噴射量の補正が機関サイクル毎に行われることから、燃料噴射量の補正が行われる回数が多く、したがって、燃料噴射量の補正精度は高い。ところが、機関サイクル毎に燃料噴射量の補正を行うためには、図5に示したようなマップを予め用意し、このマップをROM32に記憶しておく必要がある。図5に示したようなマップを用意するためにはそのための労力が必要であり、こうしたマップをROM32に記憶しておくためにはROM32の記憶容量の増大が必要である。
【0078】
そこで、機関回転数Nと目標燃料噴射量TQとによって確定される複数の点(以下「作動点」という)を離散的に(すなわち、一定の機関回転数間隔であって一定の目標燃料噴射量間隔でもって)含むマップ(例えば、図10(A)に示したようなマップであり、ここで、黒点で示されている点が作動点である)を用意する。さらに、図10(A)上の各作動点に対応して機関回転数Nと目標ΔPVとによって確定される複数の点(以下これも「作動点」という)を含むマップ(例えば、図10(B)に示したようなマップであり、ここで、黒点で示されている点が作動点である)も用意する。そして、現在の作動点(すなわち、機関回転数および目標燃料噴射量)が、図10(A)のマップ上のいずれかの作動点に一致したときにΔPVを算出すると共にこのときの目標ΔPVを図10(B)のマップから読み込み、これらΔPVと目標ΔPVとを比較し、燃料噴射量を補正するようにしてもよい。これによれば、マップを用意する労力が少なくなり、また、マップを記憶するためにROM32の記憶容量を増大する必要性が小さくなる。
【0079】
ところが、これによると、現在の作動点(機関回転数および目標燃料噴射量)が、図10(A)上のいずれかの作動点に一致したときにしか、燃料噴射量に対する補正は行われないことになる。このため、燃料噴射量に対する補正精度が低くなるという不具合がある。また、機関運転状態が過渡状態(すなわち、機関回転数や要求負荷の変化が比較的大きい状態)にある時に比べて、機関運転状態が定常状態(すなわち、機関回転数や要求負荷の変化が比較的小さい状態)にある時(以下「定常運転時」という)のほうが、ΔPVの算出精度が高い。したがって、燃料噴射量に対する高い補正精度を確保するためには、定常運転時に燃料噴射量に対する補正が行われることが好ましい。ところが、定常運転時には、機関回転数や要求負荷の変化が比較的小さいことから、現在の作動点が図10(A)上のいずれかの作動点に一致することが少ない。このため、燃料噴射量に対する補正の実行回数が少なく、燃料噴射量に対する補正精度が低くなるという不具合がある。そこで、以下、燃料噴射量の補正のためにROM32に記憶しておくデータ量が少ないが、燃料噴射量の補正のためのデータ収集量は多く、しかも、定常運転時にも多くのデータが収集されるような、本発明における燃料噴射量の補正方法の実施の形態について説明する。
【0080】
こうした燃料噴射量に対する補正方法を実現するフローチャートを図11および図12に示した。以下、図11および図12のフローチャートに沿って燃料噴射量に対する補正方法の別の実施形態について説明する。図11および図12のフローチャートでは、始めに、ステップ10において、図10(A)のマップ上の作動点のうちの1つが基準点として選択される。この基準点の選択方法としては、種々のものが考えられるが、例えば、複数回の機関サイクルに亘る複数の作動点全てが平均的に近い作動点を選択するという方法がある。図13は基準点近傍の領域を拡大して示している。以下、基準点における機関回転数をN0で表し、基準点における目標燃料噴射量をTQ0で表して、フローチャートについて説明する。
【0081】
ステップ11では、次式(28)に従って基準点における機関回転数N0に対する現在の機関回転数Nの差ΔNが算出されると共に、次式(29)に従って基準点における目標燃料噴射量(以下「基準目標燃料噴射量」という)TQ0に対する現在の目標燃料噴射量TQの差ΔTQが算出される。
ΔN=N−N0 …(28)
ΔTQ=TQ−TQ0 …(29)
【0082】
次いで、ステップ12では、上記差ΔNの絶対値がn/2以下であり(|ΔN|≦n/2)且つ上記差ΔTQの絶対値がtq/2以下である(|ΔTQ|≦tq/2)か否かが判別される。ここで、nは、図10(A)のマップの横軸に沿った作動点間の距離であり、これは、図13に表示されている。また、tqは、図10(A)のマップの縦軸に沿った作動点間の距離であり、これも、図13に表示されている。すなわち、ステップ12では、現在の機関回転数Nと現在の目標燃料噴射量TQとからなる作動点が、図13の一点鎖線で囲まれた領域W内にあるか否かが判別される。ステップ12において、|ΔN|>n/2であるか或いは|ΔTQ|>tq/2であると判別されたときには、ルーチンはステップ11に戻る。この場合、ステップ11が再び実行される。したがって、本フローチャートでは、ステップ12において、|ΔN|≦n/2且つ|ΔTQ|≦tq/2であると判別されるまで、ステップ11が繰り返し実行されることになる。ステップ12において、|ΔN|≦n/2且つ|ΔTQ|≦tq/2であると判別されたときには、ルーチンはステップ13に進む。
【0083】
ステップ13では、燃焼室5内に吸入される空気の量(以下「吸気量」という)Gaと基準となる吸気量Ga0との差の絶対値が所定値αよりも小さく(|Ga−Ga0|<α)、且つ、燃焼室5内の混合気の空燃比AFと基準となる空燃比AF0との差の絶対値が所定値βよりも小さく(|AF−AF0|<β)、且つ、噴射タイミングTと基準となる噴射タイミングT0との差の絶対値が所定値γよりも小さい(|T−T0|<γ)か否かが判別される。すなわち、基準となる吸気量からの現在の吸気量のずれ、基準となる空燃比からの現在の空燃比ずれ、および、基準となる噴射タイミングからの現在の噴射タイミングずれが、一定範囲内に収まっているか否かが判別される。ここで、|Ga−Ga0|≧αであり、または、|AF−AF0|≧βであり、または、|T−T0|≧γであると判別されたときには、ルーチンはステップ11に戻り、ステップ11が再び実行される。したがって、本フローチャートでは、ステップ13において、|Ga−Ga0|≧αであり且つ|AF−AF0|≧βであり且つ|T−T0|≧γであると判別されるまで、ステップ11およびステップ12が繰り返し実行されることになる。ステップ13において、|Ga−Ga0|≧αであり且つ|AF−AF0|≧βであり且つ|T−T0|≦γであると判別されたときには、ルーチンはステップ14に進む。
【0084】
ステップ14では、次式(30)に従って係数fが算出される。
f=((1−2×|ΔN|/n)+(1−2×|ΔTQ|/tq))/2…(30)
ここで、右辺の(1−2×|ΔN|/n)は、図14(A)に示した関係から、横軸のΔNを縦軸のf(ΔN)に換算したものである。一方、右辺の(1−2×|ΔTQ|/tq)は、図14(B)に示した関係から、横軸のΔTQを縦軸のf(ΔTQ)に換算したものである。したがって、上式(30)によれば、これらf(ΔN)とf(ΔTQ)との平均値を係数fとしているのである。この係数fは、後述する式(31)および(32)にて用いられる係数であって、式(31)にて用いられるときの係数fの機能は、各機関サイクルで算出されるΔPVをΔPVの積分値にどの程度反映させるかを決定するものである。したがって、上式(30)および後述する式(31)から明らかなように、作動点が基準点から離れているほど、ΔPVの積分値に反映せしめられるΔPVの値は小さくなる。また、係数fは、式(32)にても用いられる係数であって、式(32)にて用いられるときの係数fの機能は、各機関サイクルでのΔPVの1回の算出を、データ取得回数としてどの程度反映させるかを決定するものである。したがって、上式(30)および後述する式(32)から明らかなように、作動点が基準点から離れているほど、データ取得回数に反映せしめられる回数は小さくなる。
【0085】
次いで、ステップ15において、次式(31)に従って、ΔPVの積算値ΔPVsumが算出される。
ΔPVsum=ΔPVsum+f×(1−ΔTQ/TQ0)×ΔPV…(31)
ここで、左辺のΔPVsumが今回新たに算出されたΔPVの積算値であり、右辺のΔPVsumが前回までのΔPVの積算値である。また、右辺において、TQ0は基準目標燃料噴射量であり、ΔTQはステップ11で算出された基準目標燃料噴射量TQ0に対する現在の目標燃料噴射量TQの差である。また、右辺の(1−ΔTQ/TQ0)は、作動点が基準点に一致していないときに算出されたΔPVを、作動点が基準点に一致しているときに算出されるべきΔPVに線形補間するためのものである。すなわち、ΔPVと燃料噴射量との間には線形な関係が成立するので、右辺の(1−ΔTQ/TQ0)を用いることにより、各機関サイクルで算出されたΔPVを、作動点が基準点に一致しているときに算出されるべきΔPVに変化することができる。また、右辺のfはステップ14にて算出される係数である。したがって、上述したように、これによれば、作動点が基準点から離れるほど、ΔPVの積算値ΔPVsumに反映されるΔPVの値は小さくなる。
【0086】
次いで、ステップ16において、次式(32)に従って、データ取得回数カウンタCが算出される。
C=C+f …(32)
ここで、左辺のCが今回新たに算出されたデータ取得回数であり、右辺のCが前回までのデータ取得回数である。そして、右辺のfはステップ14にて算出される係数であるので、これによれば、上述したように、作動点が基準点から離れるほど、ΔPVのデータ取得回数に反映される回数は小さくなる。
【0087】
次いで、ステップ17において、ステップ16で算出されたデータ取得回数カウンタCが所定値δよりも大きい(C>δ)か否かが判別される。すなわち、データ取得回数(すなわち、サンプル数)が一定の回数(すなわち、一定のサンプル数)を超えたか否かが判別される。ここで、C≦δであると判別されたときには、ルーチンはステップ11に戻り、ステップ11が再び実行される。すなわち、ステップ17において、C>δであると判別されるまで、ステップ11〜16が繰り返し実行されることになる。一方、C>δであると判別されたときには、ルーチンはステップ18に進む。
【0088】
ステップ18では、次式(33)に従って、ステップ15で算出されたΔPVの積算値ΔPVsumの平均値ΔPVaveが算出される。
ΔPVave=ΔPVsum/C …(33)
ここで、右辺において、ΔPVsumはステップ15にて算出されるΔPVの積算値であり、Cはステップ16において算出されるデータ取得回数である。
【0089】
次いで、ステップ19において、次式(34)に従って、基準目標燃料噴射量TQ0に対する補正値Δqが算出される。
Δq=−(ΔPVave−TΔPV0)/TΔPV0×TQ0…(34)
ここで、右辺において、ΔPVaveはステップ18で算出されるΔPVの積算値ΔPVsumの平均値であり、TΔPV0は図10(B)のマップにおいて基準機関回転数N0に対応する目標ΔPVである。
【0090】
次いで、ステップ20において、目標燃料噴射量をフィードバック制御する条件(以下「フィードバック条件」という)が成立しているか否かが判別される。ここで、フィードバック条件が成立していないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。一方、フィードバック条件が成立していると判別されたときには、ルーチンはステップ21に進んで、次式(35)に従って、基準点における目標燃料噴射量TQ0が算出される。
TQ0=TQ0+Δq …(35)
ここで、左辺のTQ0が今回新たに算出された基準目標燃料噴射量であり、右辺のTQ0が前回までの基準目標燃料噴射量である。また、右辺のΔqはステップ19で算出された補正値である。
【0091】
この方法によれば、作動点が基準点に一致しないときであっても、機関サイクル毎にΔPVが算出され、これらΔPVが作動点が基準点に一致しているときのΔPVに換算された形で目標燃料噴射量の補正に反映される。したがって、これによれば、燃料噴射量の補正のためにROM32に記憶しておくデータ量を少なくできると共に、燃料噴射量の補正のためのデータ収集量は多く、しかも、定常運転時にも多くのデータが収集される。
【0092】
なお、この方法は、ΔPVに基づいて燃料噴射量を補正する場合についてのものであるが、ピークタイミングに基づいて燃料噴射量を補正する場合にも応用可能である。
【0093】
ところで、失火の発生や燃焼遅延の発生の判定はECU30の計算負荷となるし、失火や燃焼遅延が発生していると判定されたときに上述したようにして燃料噴射量、噴射タイミング、および、ECU開度を変更すると、上述したような効果がある一方で別の不具合が生じる可能性もある。こうしたことを考慮すると、失火の発生や燃焼遅延の発生の判定ならびに失火や燃焼遅延が発生していると判定されたときの燃料噴射量、噴射タイミング、および、ECU開度の変更は、必要最低限に抑え、できるだけ行わないことが好ましいこともある。一方、失火や燃焼遅延は内燃機関が始動された直後に特に発生しやすい。そこで、内燃機関が始動されてから一定の時間が経過するまでに限って、失火の発生や燃焼遅延の発生の判定を行い、失火や燃焼遅延が発生していると判定されたときに上述したようにして燃料噴射量、噴射タイミング、および、ECU開度を変更するようにしてもよい。これによれば、ECU30の計算負荷が軽減され、場合によっては、内燃機関の運転状態が全体として好ましい状態に維持される。
【0094】
なお、上述した実施形態では、失火が発生していると判定されたときには、上述した制御方法に従って、燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度が制御される。しかしながら、これら燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度の1つのみ、あるいは、2つのみが制御されるようにしてもよい。したがって、本発明は、失火が発生していると判定されたときに、燃料噴射量、噴射タイミング、および、EGR開度の少なくとも1つを、上述した制御方法に従って制御するものと言える。
【0095】
また、上述した実施形態では、ピークタイミングを直接利用して燃焼室内における失火の有無を判定しているが、ピークタイミングを利用して求められる別のパラメータを利用して燃焼室内における失火の有無を判定するようにしてもよい。したがって、本発明は、ピークタイミングに基づいて燃焼室内における失火の有無を判定するものと言える。
【0096】
また、上述した実施形態では、ピークタイミングが圧縮上死点よりも早いタイミングであることをもって或いは基準タイミング(具体的には、圧縮上死点)近傍のタイミングであることをもって失火が発生していると判定しており、ピークタイミングが比較的遅いタイミングであることをもって燃焼遅延が発生していると判定している。ここで、これら失火および燃焼遅延が燃焼不良の1つの形態であることを考慮すると、本発明は、ピークタイミングに基づいて燃焼室内において燃焼不良が発生していると判定するものとも言える。
【0097】
また、上述した実施形態では、PV値を直接利用して燃焼室内における失火の有無を判定しているが、PV値を換算した別のパラメータを利用して燃焼室内における失火の有無を判定するようにしてもよい。したがって、本発明は、PV値に基づいて燃焼室内における失火の有無を判定するものと言える。
【0098】
また、上述した実施形態では、PV値が零であること或いは零近傍の値であることをもって失火が発生しており、PV値が比較的小さいことをもって燃焼遅延が発生している判定している。ここで、これら失火および燃焼遅延が燃焼不良の1つの形態であることを考慮すると、本発明は、PV値が予め定められた値よりも小さいことをもって燃焼室内において燃焼不良が発生していると判定するものとも言える。
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼不良の有無を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される内燃機関の全体図である。
【図2】機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて目標燃料噴射量TQを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図3】目標燃料噴射量TQに基づいて目標通電時間ΤAUbaseを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図4】PV値の変化を示す図である。
【図5】目標燃料噴射量TQに基づいて目標PV差TΔPVを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図6】機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて目標噴射タイミングTTを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図7】機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて目標ピークタイミングTCApを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図8】機関回転数Nと要求負荷Lとに基づいて基本EGR開度TDbaseを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図9】本発明の実施形態に従った燃料噴射量の制御の一例を説明するための図である。
【図10】(A)は機関回転数Nに基づいて目標燃料噴射量TQを算出するために用いられるマップを示す図であり、(B)は機関回転数Nに基づいて目標PV差TΔPVを算出するために用いられるマップを示す図である。
【図11】燃料噴射量を補正するためのフローチャートの一部を示す図である。
【図12】燃料噴射量を補正するためのフローチャートの一部を示す図である。
【図13】図10(A)の一部を拡大して示す図である。
【図14】図11および図12に示したフローチャートにおける計算式を説明するための図である。
【符号の説明】
1…機関本体
6…燃料噴射弁
7…吸気弁
9…排気弁
22…EGR通路
23…EGR制御弁
47…筒内圧センサ
Claims (7)
- 内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段により検出される燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積であるPV値を算出する算出手段とを具備する内燃機関の制御装置において、燃焼が行われると上記PV値がピークタイミングにおいて最大PV値となるようになっており、上記最大PV値から、上記ピークタイミングにおけるモータリング時のPV値を差し引いて得られるPV差を算出すると共に、上記PV差に基づいて燃焼室内における燃焼不良の有無を判定する燃焼不良判定手段を具備することを特徴とする制御装置。
- 上記燃焼不良判定手段は上記PV差が予め定められた範囲内にあるか又は予め定められた値よりも小さいことをもって失火が発生していると判定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 上記ピークタイミングを検出するタイミング検出手段と、該ピークタイミングが目標タイミングとなるように燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御する制御手段とをさらに具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により失火が発生していると判定されたときには上記ピークタイミングよりも遅いタイミングが上記目標タイミングとなるように燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 内燃機関が燃焼室から排出された排気ガスを該燃焼室内に再び導入する排気導入手段を具備し、当該制御装置が上記ピークタイミングが目標タイミングとなるように該排気導入手段により燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御する制御手段をさらに具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により失火が発生していると判定されたときには上記ピークタイミングよりも遅いタイミングが上記目標タイミングとなるように上記排気導入手段により燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 上記燃焼不良判定手段は上記PV差が予め定められた値よりも小さいことをもって燃焼遅延が発生していると判定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 上記燃焼不良判定手段により燃焼不良が発生していると判定されたときに燃焼室内における燃焼を改善する燃焼改善手段をさらに具備することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の制御装置。
- 上記燃焼改善手段が燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を制御する制御手段と、燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングを制御する制御手段と、燃焼室から排出され該燃焼室内に再び導入される排気ガスの量を制御する制御手段との少なくとも1つを具備し、該制御手段は上記燃焼不良判定手段により燃焼不良が発生していると判定されたときには燃料噴射弁から噴射させる燃料の量の減量と、燃料噴射弁から燃料を噴射させるタイミングの進角と、燃焼室から排出され該燃焼室内に再び導入される排気ガスの量の減量との少なくとも1つを実行することを特徴とする請求項6に記載の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003203684A JP4254395B2 (ja) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003203684A JP4254395B2 (ja) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005048609A JP2005048609A (ja) | 2005-02-24 |
JP4254395B2 true JP4254395B2 (ja) | 2009-04-15 |
Family
ID=34262951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003203684A Expired - Fee Related JP4254395B2 (ja) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4254395B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101523034B (zh) * | 2006-10-13 | 2013-06-19 | 博格华纳Beru系统有限责任公司 | 基于发动机汽缸压力估算发动机的系统参数 |
JP2012082712A (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の失火検出装置 |
JP5995088B2 (ja) * | 2013-01-14 | 2016-09-21 | 株式会社デンソー | 内燃機関の制御装置 |
JP2016056700A (ja) * | 2014-09-05 | 2016-04-21 | 株式会社デンソー | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
-
2003
- 2003-07-30 JP JP2003203684A patent/JP4254395B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005048609A (ja) | 2005-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7747379B2 (en) | Control device of direct injection internal combustion engine | |
JP2018091267A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP5124522B2 (ja) | 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置 | |
JP2008075641A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP3854209B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JPWO2011089694A1 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4121902B2 (ja) | 圧縮着火式内燃機関の制御装置 | |
JP5514601B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP6301597B2 (ja) | 筒内噴射エンジンの制御装置 | |
JP4254395B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4290715B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2004225650A (ja) | 内燃機関の内部egr量推定装置 | |
CN111720224A (zh) | 一种充气效率的修正方法、系统 | |
JP2010185440A (ja) | 内燃機関 | |
JP2007040219A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP6117631B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP5295177B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP2017020417A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4269124B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 | |
JP2007239738A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4432572B2 (ja) | 内燃機関用制御装置 | |
JP4244654B2 (ja) | エンジンの点火時期制御装置 | |
US11365701B2 (en) | Engine device | |
JP2012180817A (ja) | 内燃機関の空燃比算出装置 | |
JP3677947B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060310 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080902 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090106 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090119 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140206 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |