JP5130186B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出された排ガス還流量に応じて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関には、排ガスの一部を吸気管に還流させるＥＧＲ装置が設けられている。このＥＧＲ装置は、吸気管および排気管に接続されたＥＧＲ管と、このＥＧＲ管に設けられたＥＧＲ制御弁で構成されている。このＥＧＲ管には、ＥＧＲ流量センサが設けられている。また、吸気管には、ＥＧＲ管の接続部よりも上流側に、吸入空気量を検出するエアフローセンサが設けられている。この制御装置では、ＥＧＲ制御弁の開度を制御することによって、排ガスの還流量（ＥＧＲ流量）を制御する。また、検出された吸入空気量を用いて、ＥＧＲ流量センサの故障判定や、検出したＥＧＲ流量の補正を行う。具体的には、検出された吸入空気量に基づいて、ＥＧＲ流量の推定値を算出し、この推定値と検出したＥＧＲ流量が一致していないときには、ＥＧＲ流量センサの出力波形に基づいて、その故障判定を行う。ＥＧＲ流量センサが故障していないと判定されたときには、検出されたＥＧＲ流量と推定値との比較結果に基づいて、ＥＧＲ流量を補正する。これにより、ＥＧＲ流量センサの出力特性のずれが補償される。そして、補正したＥＧＲ流量に応じて、内燃機関の燃焼モードを決定する。

以上のように、この従来の制御装置では、エアフローセンサで検出された吸入空気量を用いてＥＧＲ流量を補正する。しかし、エアフローセンサはＥＧＲ管との接続部からかなり遠い上流側の位置に設けられているため、エアフローセンサから接続部までの吸入空気の移送遅れや、吸入空気量の変化に対するエアフローセンサの応答遅れにより、検出された吸入空気量は、気筒に吸入されたＥＧＲ流量を正確には反映しない。このため、それに基づいて算出された推定値は、実際のＥＧＲ流量に対してずれることがある。この場合、吸入空気量を用いてＥＧＲ流量を補正しても、補正の精度は低くなり、補正したＥＧＲ流量に応じた燃焼モードの切替を適切に行えない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、検出された排ガス還流量を適切に補正でき、それにより、排ガス還流量に応じた内燃機関の制御を適切に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。

特開２００６−３１６７０８号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る内燃機関３の制御装置１は、内燃機関３の気筒３ａから排出された排ガスの一部を吸気系（実施形態における（以下、本項において同じ）吸気管５）に還流させるとともに、還流する排ガス還流量を排ガス還流量検出装置（上流側圧力センサ２３、下流側圧力センサ２４）で検出し、検出された排ガス還流量（ＥＧＲ量ＱＥＧＲ）に応じて内燃機関３を制御する内燃機関３の制御装置１であって、気筒３ａ内に発生する圧力を筒内圧として検出する筒内圧検出手段（筒内圧センサ２１）と、検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、気筒３ａ内の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータ（実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴ）を算出する燃焼状態パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３５）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）に応じて、運転状態において得られるべき燃焼状態パラメータを、単一の値である基準燃焼状態パラメータ（推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳ）として推定する基準燃焼状態パラメータ推定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３４）と、推定された基準燃焼状態パラメータと算出された燃焼状態パラメータとの差および比の一方である相関パラメータ（偏差ＤＩＧＬ）を算出する相関パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３６）と、算出された相関パラメータに基づいて、検出された排ガス還流量を補正する排ガス還流量補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３９，４０）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、気筒から排出された排ガスの一部を吸気系に還流させる。吸気系に還流する排ガス還流量は、排ガス還流量検出装置で検出され、検出された排ガス還流量に応じて、内燃機関が制御される。また、検出された筒内圧に基づいて、燃焼状態パラメータを検出するとともに、検出された内燃機関の運転状態に応じ、当該運転状態において得られるべき単一の値である基準燃焼状態パラメータを推定する。そして、基準燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの差または比である相関パラメータを算出するとともに、この相関パラメータに基づいて、排ガス還流量検出装置で検出された排ガス還流量を補正する。

気筒内の燃焼状態は、内燃機関の運転状態に応じて概ね定まるため、検出された内燃機関の運転状態に応じて、当該運転状態において得られるべき単一の値である基準燃焼状態パラメータを精度良く推定することができる。また、筒内圧は、気筒内の燃焼状態を直接、表すため、検出された筒内圧に応じて算出された燃焼状態パラメータは、気筒内の実際の燃焼状態を良好に表す。したがって、基準燃焼状態パラメータと燃焼状態パラメータとの間の相対的なずれは、排ガス還流量検出装置によって検出された排ガス還流量のずれを表す。このような観点から、推定された基準燃焼状態パラメータと算出された燃焼状態パラメータとの差または比である相関パラメータに基づいて、検出された排ガス還流量を補正するので、排ガス還流量を適切に補正することができる。その結果、補正した排ガス還流量を用いて、内燃機関の制御を適切に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３が所定の定常運転状態であるか否かを判定する定常運転状態判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３３）と、定常運転状態判定手段により内燃機関３が所定の定常運転状態であると判定されたときに算出された相関パラメータを、学習相関パラメータ（学習値ＩＧＬ）として学習する学習手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３７）と、をさらに備え、排ガス還流量補正手段は、学習された学習相関パラメータに基づいて、排ガス還流量を補正することを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関が所定の定常運転状態であると判定されたときに算出された相関パラメータを、学習相関パラメータとして学習するとともに、この学習相関パラメータに基づいて排ガス還流量を補正する。このように、燃焼状態が安定した定常運転状態において学習された信頼性の高い学習相関パラメータを用いて排ガス還流量を補正するので、排ガス還流量の補正をより適切に行うことができ、内燃機関の制御をより適切に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の制御装置１において、学習相関パラメータが、所定の範囲内にないと判定されたときに、排ガス還流量検出装置が故障していると判定する故障判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３８，４２）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、学習相関パラメータが所定の範囲内にないと判定されたときには、内燃機関が所定の定常運転状態にあるときにおいても、基準燃焼状態パラメータに対する燃焼状態パラメータのずれが大きいため、排ガス還流量検出装置が故障していると適切に判定することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３が所定の高負荷運転状態であるか否かを判定する高負荷運転状態判定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ５１）をさらに備え、排ガス還流量補正手段は、高負荷運転状態判定手段により、内燃機関３が所定の高負荷運転状態を離脱したと判定されたときに、離脱時から所定期間が経過するまでの間、排ガス還流量の補正を禁止する第１補正禁止手段（ＥＣＵ２、図６のステップ５２〜５４）を有することを特徴とする。

内燃機関が高負荷運転状態のときには、気筒内の温度が高いため、高負荷運転状態が終了した直後には、燃焼状態が変動し、不安定になりやすい。本発明によれば、内燃機関が高負荷運転状態から離脱した後、所定期間が経過するまでの間、排ガス還流量の補正を禁止するので、燃焼状態が確実に安定化した状態で、排ガス還流量を適切に補正することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、燃料の給油が行われたか否かを判定する給油判定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ５５）をさらに備え、排ガス還流量補正手段は、給油判定手段により、給油が行われたと判定されたときに、給油時から所定期間が経過するまでの間、排ガス還流量の補正を禁止する第２補正禁止手段（ＥＣＵ２、図６のステップ５２，５６）を有することを特徴とする。

給油に伴い、燃料タンクには、セタン価の異なる燃料が混入することがある。その場合、給油からしばらくの間は、セタン価の互いに異なる燃料が混ざり合わずに存在するため、燃焼状態が不安定になりやすい。本発明によれば、給油が確認されたときには、その後、所定期間が経過するまでの間、排ガス還流量の補正を禁止するので、燃料が混ざり合った後の燃焼状態が安定化した状態で、排ガス還流量を適切に補正することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、燃焼状態パラメータには、気筒３ａ内の燃料が実際に着火する実着火時期ＣＡＡＣＴ、燃料の着火遅れ期間（実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴ）、および筒内圧ＰＣＹＬの変化率の少なくとも１つが含まれることを特徴とする。

実着火時期、燃料の着火遅れ期間、および筒内圧の変化率はいずれも、燃焼状態を良好に表すパラメータである。本発明によれば、これらのうちの少なくとも１つが燃焼状態パラメータに含まれているので、それを用いて排ガス還流量を適切に補正することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による制御装置１を、内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載されたディーゼルエンジンである。エンジン３は、例えば４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有しており、各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

シリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている。インジェクタ４から噴射された燃料は、燃焼室３ｄに吸入された空気と混合され、それによって生成された混合気が燃焼室３ｄ内で燃焼される。

インジェクタ４には、筒内圧センサ２１が一体に取り付けられている。筒内圧センサ２１は、圧電素子で構成され、インジェクタ４とシリンダヘッド３ｃの間に挟持されており、エンジン３の気筒３ａ内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、筒内圧変化量ＤＰに基づいて、筒内圧ＰＣＹＬを算出する。

また、エンジン３には、ＥＧＲ装置７が設けられている。このＥＧＲ装置７は、気筒３ａから排気管６に排出された排ガスの一部を吸気管５に還流させるものであり、吸気管５および排気管６に接続されたＥＧＲ通路７ａと、このＥＧＲ通路７ａを開閉するＥＧＲ制御弁７ｂなどで構成されている。

ＥＧＲ制御弁７ｂは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁７ｂを介して、ＥＧＲ通路７ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量を制御する。また、ＥＧＲ通路７ａのＥＧＲ制御弁７ｂの近傍には、ＥＧＲ弁開度センサ２２が設けられている。ＥＧＲ弁開度センサ２２は、ＥＧＲ制御弁７ｂの開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥＧＲを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＧＲ通路７ａには、ＥＧＲ制御弁７ｂの上流側および下流側に、上流側圧力センサ２３および下流側圧力センサ２４がそれぞれ設けられている。上流側圧力センサ２３は、半導体圧力センサで構成され、ＥＧＲ制御弁７ｂのすぐ上流側におけるＥＧＲ通路７ａ内の圧力（以下「上流側圧力」という）Ｐ１を、絶対圧として検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、下流側圧力センサ２４は、上流側圧力センサ２３と同様の半導体圧力センサで構成され、ＥＧＲ制御弁７ｂのすぐ下流側におけるＥＧＲ通路７ａ内の圧力（以下「下流側圧力」という）Ｐ２を、絶対圧として検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２５が設けられている。クランク角センサ２５は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、４気筒である本例ではクランク角１８０°ごとに出力される。

また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられている。この気筒判別センサは、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらの気筒判別信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、クランク角ＣＡを気筒３ａごとに算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に値０にリセットされ、１°ごとに出力されるＣＲＫ信号が発生するごとにインクリメントされる。したがって、クランク角ＣＡは、吸気行程開始時のＴＤＣ位置で０°、圧縮行程開始時のＢＤＣ位置で１８０°、膨張行程開始時のＴＤＣ位置で３６０°、排気行程開始時のＢＤＣ位置で５４０°になる。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２６から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、燃料レベルセンサ２７から、燃料タンク（図示せず）内に貯留された燃料レベルＬＥＶＥＬＦを表す検出信号が、出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述したセンサ２１〜２７の検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射時期ＴＩＮＪおよび燃料噴射量ＱＩＮＪを含む燃料噴射制御などのエンジン３の制御を実行する。この燃料噴射制御は、気筒判別信号に基づいて、気筒３ａごとに行われるため、以下では、説明の便宜上、１つの気筒３ａについて説明を行うものとする。また、ＣＰＵは、後述する補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣに応じ、ＥＧＲ制御弁７ｂの開度を制御する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、燃焼状態パラメータ算出手段、運転状態検出手段、基準燃焼状態パラメータ推定手段、相関パラメータ算出手段、排ガス還流量補正手段、定常運転状態判定手段、学習手段、故障判定手段、高負荷運転状態判定手段、第１補正禁止手段、給油判定手段および第２補正禁止手段に相当する。

上記の燃料噴射制御処理は、図２に示すフローチャートに従って行われる。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期の基本値ＴＩＮＪＢを算出する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、補正項ＣＩを算出する（ステップ２）とともに、算出した補正項ＣＩを基本値ＴＩＮＪＢに加算した値（＝ＴＩＮＪＢ＋ＣＩ）を、燃料噴射時期ＴＩＮＪとして設定する（ステップ３）。この燃料噴射時期ＴＩＮＪは、燃料が噴射されるときのクランク角ＣＡに相当する。

この補正項ＣＩの算出処理は、図３に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ１１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、推定着火時期ＣＡＥＳを算出する。この推定着火時期ＣＡＥＳは、気筒３ａに噴射された燃料が着火すると推定されるクランク角ＣＡに相当する。次に、燃料が実際に着火した時期を、実着火時期ＣＡＡＣＴとして算出する（ステップ１２）。

この実着火時期ＣＡＡＣＴの算出処理は、図４に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ２１において、算出中フラグＦ＿ＣＡＬが「１」であるか否かを判別する。この算出中フラグＦ＿ＣＡＬは、ＴＤＣ信号の発生に同期して「１」にセットされるものである。この判別結果がＹＥＳのときには、筒内圧センサ２１で検出された筒内圧ＰＣＹＬを用い、次式（１）に従って、単位クランク角当たりの熱発生量である熱発生率ｄＱＨＲを算出する（ステップ２２）。
dQHR=(κ×PCYL×1000×dVθ+dPCYL×1000×Vθ)/(κ-1) ・・・・・（１）
ｄＱＨＲ：熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）
κ：混合気の比熱比
ＰＣＹＬ：筒内圧（ｋＰａ）
ｄＶθ：筒内容積変化率（ｍ³／ｄｅｇ）
ｄＰＣＹＬ：筒内圧変化率（ｋＰａ／ｄｅｇ）
Ｖθ：筒内容積（ｍ³）
ここで、比熱比κは所定値（例えば１．３４）に設定されている。また、筒内容積変化率ｄＶθおよび筒内容積Ｖθは、いずれもクランク角ＣＡに基づいて算出される。

次いで、算出した熱発生率ｄＱＨＲを、前回までの熱発生量ＱＨＲに加算することにより、熱発生量ＱＨＲを算出する（ステップ２３）。このようにして算出された熱発生量ＱＨＲを、順次、記憶する。次に、クランク角ＣＡが５４０°であるか否かを判別する（ステップ２４）。この判別結果がＮＯのときには、本処理をそのまま終了する。

一方、ステップ２４の判別結果がＹＥＳで、クランク角ＣＡが排気行程の開始時、すなわち膨張行程の終了時のときには、算出された熱発生量ＱＨＲを総熱発生量ＳＱＨＲとする（ステップ２５）とともに、記憶された複数の熱発生量ＱＨＲのうち、総熱発生量ＳＱＨＲの１／２に相当する熱発生量ＱＨＲが得られているときのクランク角ＣＡ５０を、実着火時期ＣＡＡＣＴとして設定する（ステップ２６）。次に、算出中フラグＦ＿ＣＡＬを「０」にリセットし（ステップ２７）、本処理を終了する。このステップ２７の実行により、前記ステップ２１の判別結果がＮＯになり、その場合には、本処理をそのまま終了する。

図３に戻り、前記ステップ１２に続くステップ１３では、補正項ＣＩを算出する。この補正項ＣＩは、推定着火時期ＣＡＥＳと実着火時期ＣＡＡＣＴとの差（＝ＣＡＥＳ−ＣＡＡＣＴ）に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。

図２に戻り、前記ステップ３に続くステップ４では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出し、その後、本処理を終了する。以上のようにして算出された燃料噴射時期ＴＩＮＪおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに基づいて、インジェクタ４の開弁タイミングおよび開弁時間を制御することによって、燃料の噴射時期および噴射量が制御される。また、燃料噴射時期ＴＩＮＪは、前述したように、推定着火時期ＣＡＥＳと実着火時期ＣＡＡＣＴとの差に応じて算出された補正項ＣＩを用いて補正されることによって、実着火時期ＣＡＡＣＴが推定着火時期ＣＡＥＳになるようにフィードバック制御される。

図５は、前述した補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出処理を示すフローチャートである。本処理では、まず、ステップ３０において、吸気管５に還流するＥＧＲ量ＱＥＧＲを算出する。具体的には、まず、ＥＧＲ制御弁７ｂよりも下流側の排ガスの流速Ｖを算出する。この流速Ｖは、上流側圧力センサ２３で検出された上流側圧力Ｐ１および下流側圧力センサ２４で検出された下流側圧力Ｐ２を用い、ベルヌーイの定理に基づき、次式（２）に従って算出される。

ここで、ｇは、重力加速度であり、γは、排ガスの比重量である。

次に、この流速Ｖを用い、次式（３）に従って、ＥＧＲ量ＱＥＧＲを算出する。
ＱＥＧＲ＝Ａ×Ｖ ・・・・・（３）
ここで、Ａは、ＥＧＲ制御弁７ｂの有効開口面積であり、ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲに応じて算出される。

次に、条件成立フラグＦ＿ＣＯＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ３１）。この条件成立フラグＦ＿ＣＯＮＤは、上流側圧力センサ２３および下流側圧力センサ２４で検出されたＥＧＲ量ＱＥＧＲを補正することで、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを算出するための条件が成立しているときに「１」にセットされるものであり、その設定処理は、図６に示すフローチャートに従って行われる。本処理では、まず、ステップ５１において、高負荷運転フラグＦ＿ＨＭＯＤＥが「１」であるか否かを判別する。この高負荷運転フラグＦ＿ＨＭＯＤＥは、エンジン３が高負荷運転状態にあると判定されたときに「１」にセットされるものである。具体的には、エンジン回転数ＮＥが所定回転数以上で、かつ要求トルクＰＭＣＭＤが所定値以上のときに、高負荷運転状態であると判定される。

ステップ５１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３が高負荷運転状態のときには、気筒３ａ内の温度が高く、燃焼状態が安定していないおそれがあるため、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出条件が成立していないとして、そのことを表すために、条件成立フラグＦ＿ＣＯＮＤを「０」にセットし（ステップ５２）、本処理を終了する。

一方、ステップ５１の判別結果がＮＯで、エンジン３が高負荷運転状態でないときには、前回と今回の間で、高負荷運転フラグＦ＿ＨＭＯＤＥが「１」から「０」に切り替わったか否かを判別する（ステップ５３）。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、エンジン３が高負荷運転状態を離脱した直後のときには、アップカウント式の第１タイマ（図示せず）のタイマ値（以下「第１タイマ値」という）ＴＭ１を値０にリセットし（ステップ５８）、本処理を終了する。

また、ステップ５３の判別結果がＮＯのときには、第１タイマ値ＴＭ１が第１所定時間ＴＭＲＥＦ１（例えば２〜１０ｓｅｃ）以上であるか否かを判別する（ステップ５４）。この判別結果がＮＯで、高負荷運転状態からの離脱後、第１所定時間ＴＭＲＥＦ１が経過していないときには、気筒３ａ内の温度が高いことで、燃焼状態が変動し、不安定になっているおそれがあるため、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出条件が成立していないとして、前記ステップ５２を実行し、本処理を終了する。これにより、エンジン３が高負荷運転状態から離脱した後、第１所定時間ＴＭＲＥＦ１が経過するまでの間は、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出が禁止される。

一方、ステップ５４の判別結果がＹＥＳで、高負荷運転状態からの離脱後、第１所定時間ＴＭＲＥＦ１が経過したときには、給油直後であるか否かを判別する（ステップ５５）。具体的には、燃料レベルセンサ２７で検出された燃料レベルＬＥＶＥＬＦの、エンジン３の始動前後間の差が所定値以上のときに、給油直後であると判別する。この判別結果がＹＥＳで、給油直後のときには、アップカウント式の第２タイマ（図示せず）のタイマ値（以下「第２タイマ値」という）ＴＭ２を値０にリセットし（ステップ５９）、本処理を終了する。

また、ステップ５５の判別結果がＮＯのときには、第２タイマ値ＴＭ２が第２所定時間ＴＭＲＥＦ２（例えば３００ｓｅｃ）以上であるか否かを判別する（ステップ５６）。この判別結果がＮＯで、給油後、第２所定時間ＴＭＲＥＦ２が経過していないときには、セタン価の互いに異なる燃料が混ざり合わずに存在することで、燃焼状態が安定していないおそれがあるため、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出条件が成立していないとして、前記ステップ５２を実行し、本処理を終了する。これにより、給油後、第２所定時間ＴＭＲＥＦ２が経過するまでの間は、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出が禁止される。

一方、ステップ５６の判別結果がＹＥＳのときには、燃料タンク内で燃料が十分に混ざり合うことで、安定した燃焼状態が得られていると推定されるため、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出条件が成立しているとして、そのことを表すために、条件成立フラグＦ＿ＣＯＮＤを「１」にセットし（ステップ５７）、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ３１の判別結果がＮＯで、条件成立フラグＦ＿ＣＯＮＤが「０」のとき、すなわち、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出条件が成立していないときには、検出されたＥＧＲ量ＱＥＧＲを補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣに設定し（ステップ３２）、本処理を終了する。

一方、ステップ３１の判別結果がＹＥＳのときには、エンジン３が定常運転状態であるか否かを判別する（ステップ３３）。具体的には、アクセル開度ＡＰの前回値と今回値との差が所定値以下のときに、定常運転状態であると判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３が定常運転状態であるときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期ＴＩＮＪから着火の開始時までの期間を推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳとして算出する（ステップ３４）。

次いで、図３のステップ１２で算出した実着火時期ＣＡＡＣＴから、図２のステップ３で算出した燃料噴射時期ＴＩＮＪを減算する（＝ＣＡＡＣＴ−ＴＩＮＪ）ことによって、実際の着火遅れ期間（以下「実着火遅れ期間」という）ＩＧＬＡＣＴを算出する（ステップ３５）。次に、推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳと実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴとの偏差ＤＩＧＬ（＝ＩＧＬＥＳ−ＩＧＬＡＣＴ）を算出する（ステップ３６）とともに、この偏差ＤＩＧＬの学習値ＩＧＬを、次式（４）に従って算出する（ステップ３７）。
ＩＧＬ＝ＩＧＬＺ×Ｋ＋ＤＩＧＬ×（１−Ｋ） ・・・・・（４）
ここで、ＩＧＬＺは、学習値の前回値であり、Ｋは、値０よりも大きく、値１．０よりも小さななまし係数である。

次に、算出した学習値ＩＧＬが、所定の下限値ＩＧＲＥＦＬおよび所定の上限値ＩＧＲＥＦＨで規定される所定の範囲にあるか否かを判別する（ステップ３８）。この判別結果がＹＥＳのときには、学習値ＩＧＬに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、補正項ＣＥＧＲを算出し（ステップ３９）、この補正項ＣＥＧＲを検出されたＥＧＲ量ＱＥＧＲに加算する（ＱＥＧＲ＋ＣＥＧＲ）ことによって、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを算出し（ステップ４０）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３３の判別結果がＮＯのときには、アクセル開度ＡＰの変化量が大きく、燃焼状態が安定していないおそれがあるため、補正項ＣＥＧＲの算出は行わず、それまでに算出されている学習値ＩＧＬに対応する補正値ＣＥＧＲＺを検出されたＥＧＲ量ＱＥＧＲに加算する（＝ＱＥＧＲ＋ＣＥＧＲＺ）ことによって、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを算出し（ステップ４１）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３８の判別結果がＮＯで、学習値ＩＧＬが所定の範囲にないときには、推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳに対して実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴが大きくずれているため、上流側圧力センサ２３または下流側圧力センサ２４が故障しているとして、そのことを表すために、故障フラグＦ＿ＱＥＧＲＮＧを「１」にセットした（ステップ４２）後、フェールセーフ用のＥＧＲ量ＱＥＧＲＦＳを補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣとして設定し（ステップ４３）、本処理を終了する。このように故障フラグＦ＿ＱＥＧＲＮＧが「１」にセットされたときには、警告灯（図示せず）を点灯させることによって、上流側圧力センサ２３または下流側圧力センサ２４の故障を運転者に知らせるとともに、それ以降の補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出を禁止する。

図７は、ＥＧＲ制御弁７ｂの制御処理のフローチャートである。本処理では、まず、ステップ６１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣＭＤを算出する。そして、図５の処理で算出した補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣが目標ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣＭＤに収束するように、ＥＧＲ制御弁７ｂの制御入力Ｕ＿ＥＧＲを算出し（ステップ６２）、本処理を終了する。この制御入力Ｕ＿ＥＧＲに応じて、ＥＧＲ制御弁７ｂを駆動することによって、ＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣＭＤになるように制御される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて算出された推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳと、筒内圧ＰＣＹＬに基づいて算出された実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴとの偏差ＤＩＧＬ（＝ＩＧＬＥＳ−ＩＧＬＡＣＴ）を用いて、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを算出するので、ＥＧＲ量ＱＥＧＲを適切に補正することができる。その結果、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを用いて、エンジン３の制御を適切に行うことができる。

また、エンジン３が定常運転状態であると判定されたときに、偏差ＤＩＧＬの学習値ＩＧＬを算出し、この学習値ＩＧＬに基づいて補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣを算出するので、ＥＧＲ量ＱＥＧＲの補正をより適切に行い、エンジン３の制御をより適切に行うことができる。

さらに、学習値ＩＧＬが下限値ＩＧＲＥＦＬと上限値ＩＧＲＥＦＨの間にないときには、エンジン３が定常運転状態にあるときにおいても、推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳに対する実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴのずれが大きいため、上流側圧力センサ２３または下流側圧力センサ２４が故障していると適切に判定することができる。

また、エンジン３が高負荷運転状態を離脱した後、第１所定時間ＴＭＲＥＦ１が経過するまでの間、学習値ＩＧＬの算出と、それを用いた補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出を禁止するので、燃焼状態が確実に安定化した状態で、ＥＧＲ量ＱＥＧＲを適切に補正することができる。

さらに、給油が確認されたときには、その後、第２所定時間ＴＭＲＥＦ２が経過するまでの間、学習値ＩＧＬの算出と、それを用いた補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出を禁止するので、燃料が混ざり合った後の燃焼状態が安定化した状態で、ＥＧＲ量ＱＥＧＲを適切に補正することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出を、推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳと実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴとの差を用いて行っているが、これに限らず、例えば両者の比を用いて行ってもよい。

また、実施形態では、補正後ＥＧＲ量ＱＥＧＲＣの算出を、推定着火遅れ期間ＩＧＬＥＳと実推定着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴとの偏差ＤＩＧＬの学習値ＩＧＬを用いて行っているが、これに限らず、例えば、学習値ＩＧＬを用いずに、両者の偏差ＤＩＧＬを用いて行ってもよい。さらに、実施形態では、学習値ＩＧＬを、加重平均によって算出しているが、これに限らず、例えば複数回分の単純平均によって算出してもよい。

さらに、実施形態では、燃焼状態パラメータとして、実着火遅れ期間ＩＧＬＡＣＴを用いているが、これに代えて、またはこれとともに、燃焼状態を表す他のパラメータ、例えば実着火時期ＣＡＡＣＴや筒内圧ＰＣＹＬの変化率などを用いてもよい。

また、実施形態では、給油が行われたか否かの判定を、燃料レベルセンサ２７で検出された燃料レベルＬＥＶＥＬＦに基づいて行っているが、他の手法によって行ってもよい。例えば、燃料タンクの給油口を開閉するフィラーキャップ（いずれも図示せず）の着脱状態を検出し、その検出信号に基づき、フィラーキャップの着脱が確認されたときに、給油が行われたと判定してもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の実施形態による制御装置を内燃機関とともに示している。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 補正項の算出処理を示すサブルーチンである。 実着火時期の算出処理を示すサブルーチンである。 補正後ＥＧＲ量の算出処理を示すフローチャートである。 条件成立フラグの設定処理を示すフローチャートである。 ＥＧＲ制御弁の制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（燃焼状態パラメータ算出手段、運転状態検出手段、基準燃焼状態パラメー
タ推定手段、相関パラメータ算出手段、排ガス還流量補正手段、定常運転
状態判定手段、学習手段、故障判定手段、高負荷運転状態判定手段、第１
補正禁止手段、給油判定手段および第２補正禁止手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
５ 吸気管（吸気系）
２１ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
２３ 上流側圧力センサ（排ガス還流量検出装置）
２４ 下流側圧力センサ（排ガス還流量検出装置）
２５ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２６ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＰＣＹＬ 筒内圧
ＱＥＧＲ ＥＧＲ量（排ガス還流量）
ＱＥＧＲＣ 補正後ＥＧＲ量
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の運転状態）
ＣＡＡＣＴ 実着火時期
ＩＧＬＥＳ 推定着火遅れ期間（基準燃焼状態パラメータ）
ＩＧＬＡＣＴ 実着火遅れ期間（燃焼状態パラメータおよび燃料の着火遅れ期間）
ＤＩＧＬ 推定着火遅れ期間と実着火遅れ期間との偏差（相関パラメータ）
ＩＧＬ 学習値（学習相関パラメータ）

Claims (6)

1. 内燃機関の気筒から排出された排ガスの一部を吸気系に還流させるとともに、還流する排ガス還流量を排ガス還流量検出装置で検出し、当該検出された排ガス還流量に応じて前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記気筒内に発生する圧力を筒内圧として検出する筒内圧検出手段と、
   当該検出された筒内圧に基づいて、前記気筒内の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータを算出する燃焼状態パラメータ算出手段と、
   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、
   当該検出された前記内燃機関の運転状態に応じて、当該運転状態において得られるべき前記燃焼状態パラメータを、単一の値である基準燃焼状態パラメータとして推定する基準燃焼状態パラメータ推定手段と、
   当該推定された基準燃焼状態パラメータと前記算出された燃焼状態パラメータとの差および比の一方である相関パラメータを算出する相関パラメータ算出手段と、
   当該算出された相関パラメータに基づいて、前記検出された排ガス還流量を補正する排ガス還流量補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関が所定の定常運転状態であるか否かを判定する定常運転状態判定手段と、
   当該定常運転状態判定手段により前記内燃機関が前記所定の定常運転状態であると判定されたときに算出された前記相関パラメータを、学習相関パラメータとして学習する学習手段と、をさらに備え、
   前記排ガス還流量補正手段は、前記学習された学習相関パラメータに基づいて、前記排ガス還流量を補正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. 前記学習相関パラメータが、所定の範囲内にないと判定されたときに、前記排ガス還流量検出装置が故障していると判定する故障判定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関が所定の高負荷運転状態であるか否かを判定する高負荷運転状態判定手段をさらに備え、
   前記排ガス還流量補正手段は、前記高負荷運転状態判定手段により、前記内燃機関が前記所定の高負荷運転状態を離脱したと判定されたときに、当該離脱時から所定期間が経過するまでの間、前記排ガス還流量の補正を禁止する第１補正禁止手段を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 燃料の給油が行われたか否かを判定する給油判定手段をさらに備え、
   前記排ガス還流量補正手段は、前記給油判定手段により、給油が行われたと判定されたときに、当該給油時から所定期間が経過するまでの間、前記排ガス還流量の補正を禁止する第２補正禁止手段を有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記燃焼状態パラメータには、前記気筒内の燃料が実際に着火する実着火時期、燃料の着火遅れ期間、および前記筒内圧の変化率の少なくとも１つが含まれることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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