JP4414377B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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。

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

内燃機関がディーゼル機関である場合、燃料噴射時期が同一でも使用する燃料のセタン価によって実際の着火時期が変化するため、上記従来の装置による制御は、燃料の燃焼特性が変化した場合にも有効である。

しかしながら、上記特許文献１には燃料噴射時期の補正演算の具体的な手法が示されていない。筒内圧を比較的短い周期で検出し、その検出結果に基づく制御を行う場合、制御装置の演算負荷が増大するため、燃料噴射時期の補正演算は、制御装置の演算負荷を過度に増加させないようにする必要があるが、特許文献１に示された装置ではこの点が検討されておらず、制御が遅れる可能性がある。

本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、筒内圧センサにより検出される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の補正演算を適切に実行して、演算負荷の増大を抑制する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、圧縮着火型の内燃機関（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、排気の一部を吸気系に還流する排気還流手段（９，２０）とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態（ＮＥ，ＴＲＱ）に応じて設定された、前記燃料噴射手段（６）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、前記機関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（ＣＡＩＭＭ）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、前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）に対する実着火時期（ＣＡＦＭ）の着火遅れ（ＤＣＡＭ）を算出する着火遅れ算出手段と、該着火遅れ算出手段が算出した着火遅れ（ＤＣＡＭ）に応じて、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、前記着火遅れ算出手段は、前記機関の要求トルク（ＴＲＱ）及び回転数（ＮＥ）によって決まる、前記実着火時期の正確な検出が可能な所定運転領域において、前記排気還流手段（（９，２０）による排気還流を停止した状態または前記機関の図示平均有効圧変動率が通常レベルとなるまで排気還流量を減量した状態で、前記着火遅れ（ＤＣＡＭ）の算出を行い、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量（ＣＡＤ）により前記燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を補正し、補正された燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）に応じて燃料噴射を実行す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、前記燃料噴射時期補正量算出手段は、前記着火遅れの学習値（ＤＣＡＭＦＬＲＮ）を算出する着火遅れ学習値算出手段を備え、前記着火遅れの学習値（ＤＣＡＭＦＬＲＮ）を用いて前記燃料噴射時期補正量（ＣＡＤ）を算出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、前記燃料噴射制御手段は、前記補正された燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）の学習値（ＣＡＩＭＬＲＮ）を算出する燃料噴射時期学習手段を備え、前記燃料噴射時期の学習値（ＣＡＩＭＬＲＮ）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、機関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、機関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。また燃料の実着火時期が検出され、目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れが算出され、該算出された着火遅れに応じて、燃料噴射時期補正量が算出され、これにより燃料噴射時期が補正される。そして、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。機関運転状態に応じて予め設定された目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れを算出し、この着火遅れに応じて燃料噴射時期補正量を算出することにより、制御装置の演算負荷を減らし、制御性を向上させることができる。また排気還流を停止した状態または機関の図示平均有効圧変動率が通常レベルとなるまで排気還流量を減少した状態で着火遅れの算出が行われるので、正確な着火遅れを得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、着火遅れの学習値が算出され、この学習値を用いて燃料噴射時期補正量が算出される。これにより、着火時期のずれを未然に防止することが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、補正された燃料噴射時期の学習値が算出され、その学習値に応じて燃料噴射が実行される。したがって、学習完了後は運転開始当初から適切な燃料噴射時期での燃料噴射が可能となる。

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、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。

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、及びエンジン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ＥＧＲ弁２０の開度を制御する制御信号のデューティ比を算出する。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。

図３は、燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭ及びＥＧＲ弁２０に供給する制御信号のデューティ比（以下「制御デューティ比」という）ＤＵＴＥ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、制御デューティ比ＤＵＴＥを算出するデューティ比算出部３１と、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部３２と、筒内圧センサ出力に基づいて着火遅れを算出し、燃料噴射時期補正量ＣＡＤを算出するとともに、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価ＣＥＴに応じて補正係数ＫＣＥＴを算出する補正量算出部３３とからなる。

デューティ比算出部３１は、目標新気量マップ値算出部４１と、減算部４２と、ＰＩ制御部４３と、ＥＧＲ補正量マップ値算出部４４と、乗算部４５と、スイッチ部４６、４８と、加算部４７とを備えている。目標新気量マップ値算出部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ＧＡＭマップを検索して、目標新気量マップ値ＧＡＭを算出する。ＧＡＭマップは、高セタン価（例えば「５７」）の燃料を基準として設定されている。減算部４２は、目標新気量マップ値ＧＡＭから、吸入空気流量センサ２４により検出される吸入空気流量ＧＡを減算し、偏差ＤＧＡを算出する。ＰＩ制御部４３は、偏差ＤＧＡがゼロとなるように、ＰＩ（比例積分）制御によって、ＥＧＲ弁２０に供給する制御信号のデューティ比ＤＵＴを算出する。

ＥＧＲ補正量マップ値算出部４４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ＤＣＭマップを検索して、ＥＧＲ補正量マップ値ＤＣＭを算出する。ＤＣＭマップは、低セタン価（例えば「４０」）の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり１５％程度補正するように設定されている。乗算部４５は、補正量算出部３３で算出される、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴに応じた補正係数ＫＣＥＴを、ＥＧＲ補正量マップ値ＤＣＭに乗算することにより、ＥＧＲ補正量ＤＣを算出する。

加算部４７は、ＰＩ制御部４３で算出されたデューティ比ＤＵＴにＥＧＲ補正量ＤＣを加算することにより、ＥＧＲ弁２０の制御デューティ比ＤＵＴＥを算出する。スイッチ部４６及び４８には、切換制御信号ＳＣＴＬが供給されている。切換制御信号ＳＣＴＬが「０」であるときは、スイッチ部４６は図示したようにオン状態を維持し、スイッチ部４８は加算部４７の出力を選択する。切換制御信号ＳＣＴＬは、図４に示す処理により、使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「１」に設定され、それ以外のとき「０」に設定される。したがって、セタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部４６はオフ状態となり、スイッチ部４８は入力”０”（ＥＧＲ弁全閉を意味する）を選択する。これにより、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流が停止される。

図４のステップ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Ｓ１６）。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着火時期の正確な検出（換言すれば正確なセタン価の推定）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Ｓ１６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、排気還流を停止し（Ｓ１４）、セタン価推定処理及び着火遅れの学習を許可する、すなわち切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１５）。その後推定処理が完了すると、ステップＳ１３からステップＳ１６に進む。

次に排気還流を停止する理由を、図９を参照して説明する。図９（ａ）は、図示平均有効圧力Ｐｍｉの変動率と、空燃比Ａ／Ｆとの関係を示す図であり、この図に示す点Ｐ０が通常の運転状態を示し、点Ｐ１，Ｐ２は、排気還流を実行してＰｍｉ変動率が増加した運転状態を示す。点Ｐ１またはＰ２の運転状態では、正確な着火時期の検出を行うことができず、したがって正確なセタン価の推定を行うことができない。点Ｐ１またはＰ２の状態で排気還流を停止すると、点Ｐ３で示す運転状態へ移行する。すなわち、空燃比がリーン方向に変化するとともにＰｍｉ変動率が減少して通常運転状態のレベルとなる。点Ｐ３の状態であれば、正確なセタン価の推定が可能となるので、本実施形態では、セタン価推定の実行条件が成立したときは、排気還流を停止するようにしている。なお、排気還流量を停止しなくても、排気還流量を減量することによってもＰｍｉ変動率を通常レベルまで低下させることができる場合もあるので、排気還流の停止に代えて、排気還流量の減量を行うようにしてもよい。図９（ａ）に示す点Ｐ４は、推定したセタン価ＣＥＴに応じて燃料噴射時期の補正を行ったときの運転状態を示している。

また図９（ｂ）は、ＮＯｘ排出量と空燃比Ａ／Ｆとの関係を示しており、同図（ａ）に示す点Ｐ０〜Ｐ４に対応する運転状態が、点Ｐ１０〜Ｐ１４により示されている。排気還流を停止することにより、点Ｐ１１，Ｐ１２は、点Ｐ１３に移動し、ＮＯｘ排出量は一時的に増加するが、セタン価の推定完了後に、燃料噴射時期を補正し、排気還流を再開することにより、ＮＯｘ排出量を通常レベル（点Ｐ１４）まで減少させることができる。

図３に戻り、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、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、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに、補正量算出部３３で算出される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。

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、減算部６３と、スイッチ部６４と、フィルタ処理部６５と、着火遅れ学習部６６と、ＣＡＤ算出部６７と、セタン価推定部６８と、ＫＣＥＴ算出部６９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、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ｄｐｄθ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マップ値ＣＡＦＭＭから検出された主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。スイッチ部６４は、切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御されるが、オンオフがスイッチ部４６と逆であり、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。フィルタ処理部６５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。

着火遅れ学習部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦを下記式（１）に適用し、着火遅れ角ＤＣＡＭＦの学習値ＤＣＡＭＬＲＮ(i,j)の更新を行う。（ｉ，ｊ）は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定されたエンジン運転領域を示すパラメータである。
ＤＣＡＭＬＲＮ(i,j)＝ａ×ＤＣＡＭＦ＋（１−ａ）×ＤＣＡＭＬＲＮ(i,j)
（１）
ここでａは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＤＣＡＭＬＲＮ(i,j)は、更新前のマップ設定値である。

ＣＡＤ算出部６７は、学習値ＤＣＡＭＦＬＲＮに燃料噴射弁６の無効時間に相当するクランク角を加算することにより、燃料噴射時期補正量ＣＡＤを算出する。
セタン価推定部６８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６８は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（２）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （２）
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セタン価の中の最小値ＣＥＴ０（例えば４０）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。最小値ＣＥＴ０に初期化することにより、以下に説明する燃料噴射時期の制御に使用した場合に、エンジンの冷間始動時において、最も着火し難い燃料でも確実に着火させることができる。

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（２）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。

ＫＣＥＴ算出部６９は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを下記式（３）に適用し、補正係数ＫＣＥＴを算出する。
ＫＣＥＴ＝（ＣＥＴＨ−ＣＥＴＬＲＮ）／（ＣＥＴＨ−ＣＥＴ０） （３）
ここで、ＣＥＴＨは、上述したＧＡＭマップの設定の基準とした高セタン価燃料のセタン価（例えば５７）である。したがって、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが基準高セタン価ＣＥＴＨに等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「０」となり、基準低セタン価ＣＥＴ０に等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「１．０」となる。

図５は、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ｄｐｄθ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ｄｐｄθ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ｄｐｄθ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ｄｐｄθ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ｄｐｄθ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、燃料噴射時期補正量ＣＡＤの算出及びセタン価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。

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着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが算出されるとともに、主噴射着火時期ＣＡＦＭが検出され、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭに対する主噴射着火時期ＣＡＦＭの着火遅れ角ＤＣＡＭが算出される。さらに、該算出された着火遅れ角ＤＣＡＭに応じて、燃料噴射時期補正量ＣＡＤが算出され、これにより主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが補正される。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着火時期に対する実着火時期の着火遅れ角ＤＣＡＭを算出し、この着火遅れ角ＤＣＡＭに応じて燃料噴射時期補正量ＣＡＤを算出することにより、制御装置の演算負荷を減らし、制御性を向上させることができる。

また算出された着火遅れ角ＤＣＡＭＦを用いて、対応するエンジン運転領域毎に着火遅れ角の学習値ＤＣＡＭＬＲＮを算出して、学習値（ＤＣＡＭＬＲＮ）マップを更新し、学習値ＤＣＡＭＬＲＮを燃料噴射時期の補正に用いるようにしたので、燃料のセタン価が変化しない限り、着火時期のずれを未然に防止することが可能となる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、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、着火時期記憶手段、着火時期検出手段の一部、燃料噴射時期記憶手段、及び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する。また筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、減算部６３、フィルタ処理部６５、着火遅れ学習部６６、及びＣＡＤ算出部６７が燃料噴射時期補正量算出手段に相当し、主噴射時期マップ値算出部５１及び加算部５２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、主噴射時期算出部３２は、図１０に示すように構成してもよい。図１０に示す主噴射時期算出部３２は、主噴射時期マップ値算出部５１及び加算部５２に加えて、主噴射時期学習部５３及びスイッチ部５４を備えている。主噴射時期学習部５３は、補正された主噴射時期ＣＡＩＭを、下記式（４）に適用し、主噴射時期ＣＡＩＭの学習値ＣＡＩＭＬＲＮ(i,j)の更新を行う。（ｉ，ｊ）は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定されたエンジン運転領域を示すパラメータである。
ＣＡＩＭＬＲＮ(i,j)＝ｂ×ＣＡＩＭ＋（１−ｂ）×ＣＡＩＭＬＲＮ(i,j)
（４）
ここでｂは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＡＩＭＬＲＮ(i,j)は、更新前のマップ設定値である。

スイッチ部５４は、通常は図示したように加算部５２の出力を選択し、例えば給油後に学習が完了した後は、主噴射時期学習部５３の出力を選択するように制御される。これにより、学習完了後は運転開始当初から適切な燃料噴射時期での燃料噴射が可能となる。

また上述した実施形態では、主噴射に対応する主噴射着火時期ＣＡＦＭに基づいて、着火遅れ角の算出及びセタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰに基づいて、着火遅れ角の算出及びセタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、着火遅れ角に応じて補正するようにしてもよい。

上述した主噴射時期を算出するためのＣＡＩＭＭマップに代えて、目標主噴射着火時期が設定されたＣＡＦＭＭマップを用いてもよい。その場合には、ＣＡＦＭＭマップの検索により得られる目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭに、平均的な着火遅れ角及び燃料噴射弁の無効時間に相当するクランク角を加算して、主噴射時期ＣＡＩＭが算出される。

また目標主噴射着火時期マップ値算出部６１に代えて、目標着火遅れ角算出部を設けるとともに、着火時期検出部６２では、燃料噴射時期を基準とした着火遅れ角ＤＣＡＭＤを検出するようにしてもよい。その場合には、目標着火遅れ角算出部は、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目標着火遅れ角ＤＣＡＭＤＭが設定されたＤＣＡＭＤＭマップを検索することにより、目標着火遅れ角ＤＣＡＭＤＭを算出する。減算部６３は、目標着火遅れ角ＤＣＡＭＤＭと、検出着火遅れ角ＤＣＡＭＤとの偏差を算出する。この偏差が着火遅れ角ＤＣＡＭとなる。

また上述した実施形態では、すべての気筒の筒内圧を検出して、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしたが、筒内圧センサを特定の１つの気筒にのみ設け、その筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいてセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしてもよい。

また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁６の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間ＴＤＦＭは、当該車両の走行距離またはエンジン１の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。

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。 排気還流制御弁に供給する制御信号の制御デューティ比（ＤＵＴＥ））及び主噴射時期（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。 図３の示すスイッチ部に供給する切換制御信号（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。 セタン価推定処理を実行するときに排気還流を停止する理由を説明するための図である。 図３に示す主噴射時期算出部の変形例の構成を示すブロック図である。

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 排気還流制御弁（排気還流機構）
２１ アクセルセンサ（運転状態検出手段）
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）
５３ 主噴射時期学習部（燃料噴射制御手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）
６６ 着火遅れ学習部（燃料噴射時期補正量算出手段）
６７ ＣＡＤ算出部（燃料噴射時期補正量算出手段）

Claims (3)

1. 圧縮着火型の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、排気の一部を吸気系に還流する排気還流手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記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、
   前記機関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、
   前記目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れを算出する着火遅れ算出手段と、
   該着火遅れ算出手段が算出した着火遅れに応じて、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、
   前記着火遅れ算出手段は、前記機関の要求トルク及び回転数によって決まる、前記実着火時期の正確な検出が可能な所定運転領域において、前記排気還流手段による排気還流を停止した状態または前記機関の図示平均有効圧変動率が通常レベルとなるまで排気還流量を減量した状態で、前記着火遅れの算出を行い、
   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。
2. 前記燃料噴射時期補正量算出手段は、前記着火遅れの学習値を算出する着火遅れ学習値算出手段を備え、前記着火遅れの学習値を用いて前記燃料噴射時期補正量を算出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. 前記燃料噴射制御手段は、前記補正された燃料噴射時期の学習値を算出する燃料噴射時期学習手段を備え、前記燃料噴射時期の学習値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に記載の内燃機関の制御装置。

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