WO2022249395A1 - 内燃機関の排気還流制御方法および制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気還流制御方法および制御装置 Download PDF

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gas recirculation
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internal combustion
combustion engine
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琢磨 鈴木
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日産自動車株式会社
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to exhaust gas recirculation control for an internal combustion engine, and more particularly to exhaust gas recirculation control that determines an appropriate target exhaust gas recirculation rate based on detection of combustion fluctuations.
  • Exhaust gas recirculation also abbreviated as EGR
  • EGR rate exhaust gas recirculation rate
  • Patent Document 1 an ion current is detected via a spark plug while increasing or decreasing the EGR rate, and when an ion current generated during an exhaust stroke due to destabilization of combustion is detected, the EGR rate is immediately before a misfire. is the limit exhaust gas recirculation rate.
  • the ignition timing is set to a sampling ignition timing retarded from the basic ignition timing in order to determine the target exhaust gas recirculation rate.
  • the target exhaust gas recirculation rate is determined.
  • the limit target exhaust gas recirculation rate can be obtained without being affected by the misfire cycle.
  • FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing the system configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied; Explanatory drawing which showed the operation
  • FIG. 1 shows the system configuration of an automotive internal combustion engine 1 to which the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 is, for example, a four-stroke cycle spark ignition internal combustion engine equipped with a turbocharger 2.
  • a pair of intake valves 4 and a pair of exhaust valves 5 are arranged on the ceiling wall surface of each cylinder 3.
  • an ignition plug 6 is arranged in a central portion surrounded by these intake valves 4 and exhaust valves 5 .
  • a fuel injection valve 7 for supplying fuel into the cylinder 3 is provided below the intake valve 4 .
  • An engine controller 9 controls the ignition timing of the ignition plug 6 and the injection timing and injection amount of fuel by the fuel injection valve 7 .
  • a washer-like in-cylinder pressure sensor 8 is provided on the seat where the spark plug 6 is attached to detect the in-cylinder pressure.
  • an in-cylinder pressure sensor whose detection portion faces the combustion chamber 10 may be used.
  • An intake passage 11 connected to the combustion chamber 10 via the intake valve 4 has an intake collector 11a.
  • a controlled throttle valve 12 is provided.
  • a compressor 2a of the turbocharger 2 is positioned upstream of the throttle valve 12, and an airflow meter 14 and an air cleaner 15 for detecting the amount of intake air are disposed upstream of the compressor 2a.
  • a water-cooled intercooler 16 is provided between the compressor 2a and the throttle valve 12, for example.
  • a recirculation valve 17 is provided to communicate the discharge side and the suction side of the compressor 2a. This recirculation valve 17 is opened during deceleration when the throttle valve 12 is closed.
  • a turbine 2b of the turbocharger 2 is interposed in an exhaust passage 20 connected to the combustion chamber 10 via an exhaust valve 5, and a pre-catalyst device 21 and a main catalyst device each comprising a three-way catalyst are provided downstream thereof. 22 are provided.
  • An air-fuel ratio sensor 23 that detects the air-fuel ratio is arranged upstream of the turbine 2b in the exhaust passage 20.
  • the turbine 2b is equipped with a wastegate valve 24 that bypasses part of the exhaust depending on the boost pressure in order to control the boost pressure.
  • the waste gate valve 24 is, for example, of an electric type whose opening is controlled by the engine controller 9 .
  • an exhaust gas recirculation passage 25 for recirculating part of the exhaust gas from the exhaust passage 20 to the intake passage 11 is provided.
  • one end of the exhaust gas recirculation passage 25 is connected between the pre-catalyst device 21 and the main catalyst device 22 of the exhaust passage 20, and the other end of the exhaust gas recirculation passage 25 is connected to a position upstream of the compressor 2a of the intake passage 11.
  • the exhaust gas recirculation passage 25 includes, for example, a water-cooled EGR gas cooler 27 that cools the recirculated exhaust gas, and an EGR valve 28 that controls the exhaust gas recirculation amount. The opening of the EGR valve 28 is controlled by the engine controller 9 .
  • the engine controller 9 includes the in-cylinder pressure sensor 8, the airflow meter 14, the air-fuel ratio sensor 23, a crank angle sensor 31 for detecting the engine rotation speed, a water temperature sensor 32 for detecting the cooling water temperature, An accelerator opening sensor 33 that detects the amount of depression of the accelerator pedal to be operated, a vehicle speed sensor 34 that directly or indirectly detects the vehicle speed, an atmospheric pressure sensor 35 that detects the atmospheric pressure, an outside temperature sensor 36 that detects the outside temperature, an excess Detection signals from sensors such as the supercharging pressure sensor 37 for detecting the boost pressure are input. Based on these detection signals, the engine controller 9 optimizes the fuel injection amount, injection timing, ignition timing, opening of the throttle valve 12, opening of the EGR valve 28 (in other words, EGR rate), boost pressure, etc. controlled to
  • the engine controller 9 processes the detection signal of the in-cylinder pressure sensor 8 to calculate the indicated mean effective pressure fluctuation rate CPi (hereinafter simply referred to as the fluctuation rate CPi), which is an index indicating the combustion fluctuation. Then, as will be described later, at the beginning of exhaust gas recirculation, a target EGR rate set for each engine operating condition (load and rotational speed) is searched for or determined using the fluctuation rate CPi.
  • the target EGR rate is the highest EGR rate within a range that does not cause excessive destabilization of combustion.
  • the exhaust gas recirculation amount (the opening of the EGR valve 28) is controlled along with this target EGR rate.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the principle of the present invention, showing (a) EGR rate, (b) ignition timing, and (c) fluctuation rate CPi in comparison.
  • the horizontal axis represents time, and shows changes in the fluctuation rate CPi when the EGR rate is increased stepwise as shown in column (a) in order to search for the target EGR rate, which is the limit of combustion stability. ing.
  • dashed lines in columns (b) and (c) indicate a comparative example, in which the ignition timing is maintained at the basic ignition timing (eg MBT).
  • the fluctuation rate CPi gradually increases as the EGR rate increases.
  • this misfire MF occurs suddenly due to cycle variation or the like, it becomes a factor that makes evaluation of combustion fluctuation difficult.
  • a misfire MF occurs before threshold CPi#2, which is the permissible limit of combustion fluctuation, is reached, and determination based on threshold CPi#2 becomes impossible.
  • the sampling ignition timing retarded by a predetermined amount from the basic ignition timing is used for searching for the target EGR rate. Then, the EGR rate is gradually increased, and the EGR rate when the variation rate CPi reaches a predetermined threshold value CPi#, for example, is set as the limit EGR rate, that is, the target EGR rate.
  • the retard amount of the sampling ignition timing may be set to, for example, about 5 to 15° CA, and an example is 10° CA. This retard amount may be a constant value regardless of the operating conditions, or it may be set according to the rotation speed so that the higher the rotation speed, the smaller the value, taking into consideration changes in real time. can be
  • the fluctuation rate CPi increases as a whole, but misfires are less likely to occur, and the fluctuation rate CPi increases as the EGR rate increases. can be grasped without being affected by misfire. Therefore, for example, by appropriately setting the threshold value CPi# of the variation rate CPi under the sampling ignition timing, the variation rate CPi will reach the threshold value CPi#2 under the basic ignition timing. can be searched for.
  • the EGR rate shown as EGR1 in column (a) is the target EGR rate.
  • the thresholds CPi#2 and CPi# differ depending on the level to which they are permissible.
  • the threshold CPi#2 is about 2%, and the threshold CPi# is about 5%, for example. is.
  • the threshold CPi# is set in consideration of the retard amount of the sampling ignition timing.
  • the amount of change in CPi with respect to the amount of change in the EGR rate (for example, the unit change amount shown in steps in column a) is greater when the ignition timing is on the retard side than when the ignition timing is at the MBT point. It becomes larger at the sampling ignition timing, and in particular at an EGR rate close to the limit EGR rate, the amount of change in the variation rate CPi under the sampling ignition timing becomes remarkably large. Therefore, it is possible to determine that the limit EGR rate is reached when the rate of increase of variation rate CPi when the EGR rate is gradually increased reaches a predetermined magnitude, instead of comparison with threshold value CPi#.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the flow of processing executed by the engine controller 9, and the routine shown in this flow chart is repeatedly executed, for example, at regular time intervals.
  • step 1 it is determined whether or not the operating condition or operating point defined by the load and rotational speed is within a predetermined EGR region in which exhaust gas recirculation should be performed. If it is outside the EGR region, the routine ends. If it is within the EGR region, the process proceeds to step 2, and it is determined whether learning (that is, search or determination) of the target EGR rate has not yet been performed for the operating condition. Since the learning is not performed the first time, the process advances from step 2 to step 3 to set the ignition timing to the sampling ignition timing retarded by a predetermined amount (for example, 10° CA) from the basic ignition timing (MBT in one embodiment).
  • a predetermined amount for example, 10° CA
  • step 5 the fluctuation rate CPi is compared with a predetermined threshold value (corresponding to the aforementioned threshold value CPi#), and in step 6, the EGR rate at that time is gradually increased by adding a constant amount ⁇ .
  • a predetermined threshold value corresponding to the aforementioned threshold value CPi#
  • step 6 the EGR rate at that time is gradually increased by adding a constant amount ⁇ .
  • the variation rate CPi gradually increases without misfiring and eventually reaches the threshold value. If it is determined in step 5 that the variation rate CPi is equal to or greater than the threshold value, the process proceeds to step 7, and the EGR rate at that time is learned as the target EGR rate.
  • step 8 the process proceeds to step 8 to end retarding the ignition timing for searching for the target EGR rate.
  • step 8 instead of the comparison with the threshold value in step 5, it is also possible to make a determination based on the rate of increase of the fluctuation rate CPi.
  • step 9 exhaust gas recirculation is controlled according to the learned target EGR rate.
  • the search or determination of the target EGR rate and the exhaust gas recirculation control using the learned target EGR rate are performed for each engine operating condition (operating point).
  • each learned target EGR rate is assigned to a map having load and rotational speed as parameters. Therefore, when the operating condition changes to an unlearned operating condition, the operating condition is newly learned.
  • the target EGR rate which is a learned value on the map, is initialized at the start of a vehicle trip.
  • step 10 it is determined whether or not it is time to reconfirm the adequacy of the learned value (target EGR rate).
  • target EGR rate the cumulative operating time under the same operating conditions reaches a certain time (eg, 5 minutes, etc.). or (3) a misfire is detected, it is determined that reconfirmation of the target EGR rate is necessary.
  • the above condition (1) is for reconfirming whether the target EGR rate set in steps 5-7 is appropriate.
  • the above condition (2) takes into consideration the fact that the EGR rate, which actually becomes the limit of combustion stability, may change during continuous operation.
  • the above condition (3) is for relearning immediately when a misfire occurs under the target EGR rate.
  • step 10 in steps 11 to 13, while exhaust gas recirculation is performed in accordance with the target EGR rate, the variation rate CPi is determined to be equal to or greater than the above threshold under ignition timing with a smaller retard amount than the sampling ignition timing. determine whether or not That is, in step 11, the retard amount is compared with a predetermined retard amount (for example, 10° CA) which is the retard amount of the sampling ignition timing. If it is less than the predetermined retard amount, it is determined in step 12 whether the fluctuation rate CPi is less than the threshold value. If YES in step 12, the process proceeds to step 13 to increment the retard amount by a constant amount ⁇ .
  • a predetermined retard amount for example, 10° CA
  • the fluctuation rate CPi basically increases according to the retard amount.
  • the variation rate CPi becomes equal to or higher than the threshold value before the retard amount reaches the predetermined retard amount when the retard amount is increased, the process proceeds from step 12 to step 14 .
  • the learned target EGR rate is excessive, and re-learning is performed in steps 14 to 18 in the direction of lowering the target EGR rate. That is, at step 14, the retard amount is again set to the sampling ignition timing, and at step 15, it is determined whether or not the fluctuation rate CPi is less than the threshold value, and at step 16, the EGR rate is decremented by a constant amount ⁇ .
  • step 15 the EGR rate is searched for when the fluctuation rate CPi is below the threshold.
  • step 15 the process proceeds from step 15 to step 17, the EGR rate at that time is set as the target EGR rate (that is, learned), and in step 18 the ignition timing is returned to the basic ignition timing (eg MBT).
  • the processing may be returned from step 14 to step 4 for re-learning.
  • step 11 is executed.
  • re-learning is performed under a predetermined retard amount, ie, sampling ignition timing.
  • the target EGR rate which is the current learned value, is at least not excessively high, but may be too small.
  • a search for an appropriate target EGR rate is performed again under the sampling ignition timing. Therefore, in this embodiment, if the operation is continued under the same operating conditions, the target EGR rate is learned and updated at least every fixed time (for example, 5 minutes). It should be noted that the confirmation process from step 11 onward may be performed not necessarily at regular intervals but at appropriate timings.
  • the ignition timing may be retarded for searching for the target EGR rate only in some cylinders, for example, only one specific cylinder, and the variation rate CPi may be calculated for that cylinder.
  • the other cylinders continue to operate at the basic ignition timing (MBT, for example) during learning and re-learning, thereby minimizing deterioration in fuel consumption caused by retarding the ignition timing.
  • the retard amount of the sampling ignition timing may be set according to the rotation speed so that the higher the rotation speed, the smaller the value.
  • CPi is affected by the retard amount. Therefore, the optimal retard amount and the threshold value of the fluctuation rate CPi under each operating condition are determined in advance by experiments or simulations, and these retard amount and threshold values are mapped on a map with load and rotational speed as parameters. You can leave it as is.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • the indicated mean effective pressure fluctuation rate CPi based on the detection signal of the in-cylinder pressure sensor 8 is used as an index indicating combustion fluctuation, but the index indicating combustion fluctuation is not limited to the indicated mean effective pressure fluctuation rate CPi. , may be any other suitable index.
  • an appropriate index indicating combustion fluctuation may be obtained from changes in the rotation speed of the crankshaft.

Abstract

内燃機関（１）の運転条件（負荷および回転速度）がＥＧＲ領域内となったときに、燃焼変動の限界となる目標ＥＧＲ率の探索・決定を行う。点火時期を基本点火時期（例えばＭＢＴ）から例えば１０°ＣＡリタードしたサンプリング用点火時期とし、ＥＧＲ率を徐々に高めていき、燃焼変動を示す変動率ＣＰｉが閾値ＣＰｉ♯に達したときのＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率とする。点火時期リタードにより変動率ＣＰｉは全体として高くなるが、失火（ＭＦ）が生じにくくなるので、突発的に発生する失火に影響されずに限界となるＥＧＲ率を確実に探索することができる。

Description

内燃機関の排気還流制御方法および制御装置
　この発明は、内燃機関の排気還流制御、特に燃焼変動の検出に基づいて適切な目標排気還流率を決定する排気還流制御に関する。
　排気の一部を吸気系に還流する排気還流（ＥＧＲとも略称される）は、燃費の向上に寄与するが、過大な排気還流は燃焼を不安定とし、失火を生じる。そのため、排気還流を行いつつ燃焼安定性を検知することで、過度の燃焼不安定化を招来しない範囲で最も高い排気還流率（ＥＧＲ率）つまり限界排気還流率を探索することが知られている。
　特許文献１には、ＥＧＲ率を増減変化させながら点火プラグを介してイオン電流の検出を行い、燃焼不安定化に起因する排気行程中のイオン電流の発生を検出したときのＥＧＲ率が失火直前の限界排気還流率である、とする技術が開示されている。
　燃費を最良とするために点火時期をＭＢＴ点もしくはＭＢＴ点付近とした一般的な内燃機関の運転においては、例えばＥＧＲ率を徐々に高くしていったときに、ＥＧＲ率の変化に対する燃焼安定度の変化は比較的に小さく、なおかつ、ある段階でサイクルばらつきをも含めて突発的に失火が生じる。このような特性から、限界排気還流率の探索は一般に困難である。例えば図示平均有効圧変動率ＣＰｉ等の燃焼変動を示す指標を用いてＥＧＲ率に対する燃焼安定度の関係を評価しようとした場合に、失火サイクルの影響を受けて適切な評価を行うことができない。
　これは、特許文献１の技術においても同様であり、ＥＧＲ率を増減変化させている間の突発的な失火サイクルの発生により限界排気還流率の探索が影響されてしまう。
特開平１１－３２４８８１号公報
　この発明は、目標排気還流率の決定のために点火時期を基本点火時期よりもリタードしたサンプリング用点火時期に設定し、このサンプリング用点火時期の下での排気還流率と燃焼変動との関係から上記目標排気還流率を決定する。
　点火時期をリタードすることで、燃焼変動は全体として僅かに悪化するが、失火は生じにくくなり、基本点火時期の下で限界排気還流率付近となるＥＧＲ率においても、失火を生じずにＥＧＲ率に応じて燃焼変動が変化する特性が得られる。
　従って、失火サイクルに影響されずに限界となる目標排気還流率を求めることができる。
この発明が適用される内燃機関のシステム構成を示す構成説明図。 目標ＥＧＲ率の探索の動作を比較例と対比して示した説明図。 一実施例の処理の流れを示すフローチャート。
　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、この発明が適用される自動車用内燃機関１のシステム構成を示している。この内燃機関１は、例えばターボチャージャ２を備えた４ストロークサイクルの火花点火式内燃機関であって、各シリンダ３の天井壁面に、一対の吸気弁４および一対の排気弁５が配置されているとともに、これらの吸気弁４および排気弁５に囲まれた中央部に点火プラグ６が配置されている。吸気弁４の下方には、シリンダ３内へ燃料を供給する燃料噴射弁７が設けられている。点火プラグ６の点火時期および燃料噴射弁７による燃料の噴射時期ならびに噴射量はエンジンコントローラ９によって制御される。
　点火プラグ６が取り付けられる座部には、筒内圧を検出するために座金状の筒内圧センサ８が設けられている。なお、点火プラグ６とは別に、検出部が燃焼室１０に臨んだ形式の筒内圧センサを用いるようにしてもよい。
　吸気弁４を介して燃焼室１０に接続される吸気通路１１は、吸気コレクタ１１ａを有し、この吸気コレクタ１１ａよりも上流側に、エンジンコントローラ９からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットルバルブ１２が設けられている。スロットルバルブ１２の上流側に、ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａが位置し、このコンプレッサ２ａよりも上流に、吸入空気量を検出するエアフロメータ１４およびエアクリーナ１５が配設されている。コンプレッサ２ａとスロットルバルブ１２との間には、例えば水冷式のインタークーラ１６が設けられている。また、コンプレッサ２ａの吐出側と吸入側とを連通するようにリサーキュレーションバルブ１７が設けられている。このリサーキュレーションバルブ１７は、スロットルバルブ１２が閉じる減速時に開弁される。
　排気弁５を介して燃焼室１０に接続される排気通路２０には、ターボチャージャ２のタービン２ｂが介装されており、その下流側にそれぞれ三元触媒からなるプリ触媒装置２１およびメイン触媒装置２２が配設されている。排気通路２０のタービン２ｂよりも上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ２３が配置されている。タービン２ｂは、過給圧を制御するために過給圧に応じて排気の一部をバイパスするウェストゲートバルブ２４を備えている。ウェストゲートバルブ２４は、例えば、エンジンコントローラ９によって開度が制御される電動型の構成のものが用いられている。
　排気還流装置として、排気通路２０から吸気通路１１へ排気の一部を還流する排気還流通路２５が設けられている。例えば、排気通路２０のプリ触媒装置２１とメイン触媒装置２２との間に排気還流通路２５の一端が接続され、吸気通路１１のコンプレッサ２ａ上流側の位置に排気還流通路２５の他端が接続されている。この排気還流通路２５は、還流排気を冷却する例えば水冷式のＥＧＲガスクーラ２７と、排気還流量を制御するＥＧＲバルブ２８と、を備えている。ＥＧＲバルブ２８の開度は、エンジンコントローラ９によって制御される。
　上記エンジンコントローラ９には、上記の筒内圧センサ８、エアフロメータ１４、空燃比センサ２３のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ３１、冷却水温を検出する水温センサ３２、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ３３、車速を直接ないし間接に検出する車速センサ３４、大気圧を検出する大気圧センサ３５、外気温を検出する外気温センサ３６、過給圧を検出する過給圧センサ３７、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ９は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射量および噴射時期、点火時期、スロットルバルブ１２の開度、ＥＧＲバルブ２８の開度（換言すればＥＧＲ率）、過給圧、等を最適に制御している。
　また、エンジンコントローラ９は、筒内圧センサ８の検出信号を処理することで、燃焼変動を示す指標となる図示平均有効圧変動率ＣＰｉ（以下、単に変動率ＣＰｉと記す）を算出する。そして、後述するように、排気還流の開始初期に、機関運転条件（負荷および回転速度）毎に設定される目標ＥＧＲ率の探索ないし決定を変動率ＣＰｉを用いて行う。目標ＥＧＲ率は、過度の燃焼不安定化を招来しない範囲で最も高いＥＧＲ率であり、ある運転条件に対して排気還流の開始初期に目標ＥＧＲ率を決定した後は、当該運転条件の下ではこの目標ＥＧＲ率に沿って排気還流量（ＥＧＲバルブ２８の開度）が制御されることとなる。
　次に、本発明の要部である排気還流の制御、特に目標ＥＧＲ率の探索ないし決定について説明する。
　図２は、本発明の原理を説明するための説明図であり、（ａ）ＥＧＲ率と（ｂ）点火時期と（ｃ）変動率ＣＰｉとを対比して示している。横軸は時間であり、燃焼安定度の限界となる目標ＥＧＲ率の探索のために（ａ）欄に示すようにＥＧＲ率をステップ的に増加させていったときの変動率ＣＰｉの変化を示している。
　ここで（ｂ），（ｃ）欄における破線は比較例を示しており、この比較例では、点火時期は基本点火時期（例えばＭＢＴ）に保たれている。比較例では、ＥＧＲ率が徐々に増加していくと、変動率ＣＰｉはＥＧＲ率増加に伴って徐々に大きくなっていくが、ある段階で突発的に失火（（ｃ）欄に符号ＭＦとして示す）が発生する。この失火ＭＦはサイクルばらつき等によって突発的に生じるので、燃焼変動の評価を困難にする要因となる。例えば図示例では、燃焼変動の許容限界となる閾値ＣＰｉ♯２に達する前に失火ＭＦが生じてしまい、閾値ＣＰｉ♯２による判定が不能となる。
　これに対し、本発明の実施例では、目標ＥＧＲ率の探索のために点火時期を基本点火時期（例えばＭＢＴ）から所定量リタードしたサンプリング用点火時期とする。そして、ＥＧＲ率を徐々に増加させていき、例えば変動率ＣＰｉが所定の閾値ＣＰｉ♯に達したときのＥＧＲ率を限界のＥＧＲ率つまり目標ＥＧＲ率とするのである。サンプリング用点火時期のリタード量としては、例えば、５～１５°ＣＡ程度に設定すればよく、一例では１０°ＣＡである。このリタード量は、運転条件によらずに一定値であってもよく、あるいは、実時間の変化を考慮して、回転速度が高いほど小さな値となるように、回転速度に応じて設定するようにしてもよい。
　このように点火時期をＭＢＴ点よりもリタードすると、（ｃ）欄に示すように、変動率ＣＰｉは全体として増加するが、失火は生じにくくなり、ＥＧＲ率の増加に伴って増大する変動率ＣＰｉの傾向を失火に影響されずに把握することができる。そのため、例えば、サンプリング用点火時期の下での変動率ＣＰｉの閾値ＣＰｉ♯を適切に設定することにより、基本点火時期の下で変動率ＣＰｉが閾値ＣＰｉ♯２に達することとなるであろう限界のＥＧＲ率を探索することができる。例えば図示例では、（ａ）欄にＥＧＲ１として示すＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となる。閾値ＣＰｉ♯２，ＣＰｉ♯は、どのレベルまで許容し得るか等によって異なるが、一例を挙げると、閾値ＣＰｉ♯２は２％程度であり、これに対応して閾値ＣＰｉ♯は例えば５％程度である。なお、点火時期をリタードしたときに、基本的に、そのリタード量が大きいほど変動率ＣＰｉが高くなる。従って、閾値ＣＰｉ♯は、サンプリング用点火時期のリタード量を考慮して設定される。
　また、Ｃ欄に示すように、ＥＧＲ率の変化量（例えばａ欄にステップ状に示す単位変化量）に対するＣＰｉの変化量は、点火時期がＭＢＴ点である場合よりも点火時期がリタード側のサンプリング用点火時期である場合の方が大となり、特に、限界ＥＧＲ率に近いＥＧＲ率においては、サンプリング用点火時期の下での変動率ＣＰｉの変化量が顕著に大きくなる。従って、閾値ＣＰｉ♯との比較ではなく、ＥＧＲ率を徐々に増加していったときの変動率ＣＰｉの増加率が所定の大きさとなったときに限界ＥＧＲ率であると判定することもできる。
　なお、（ｃ）欄の変動率ＣＰｉの変化は、理解を容易にするために模式的に描いたものであり、実際の波形を厳密に表したものではない。
　次に一実施例の処理の流れを図３のフローチャートに従って説明する。図３は、エンジンコントローラ９において実行される処理の流れを示すフローチャートであり、このフローチャートに示すルーチンは、例えば一定時間毎に繰り返し実行される。ステップ１では、負荷および回転速度によって規定される運転条件ないし運転点が排気還流を行うべき所定のＥＧＲ領域にあるかどうかを判定する。ＥＧＲ領域外であれば、ルーチンを終了する。ＥＧＲ領域内であればステップ２へ進み、当該運転条件について目標ＥＧＲ率の学習（つまり探索ないし決定）がまだ行われていないかどうか判定する。初回は未学習であるので、ステップ２からステップ３へ進み、点火時期を基本点火時期（一実施例ではＭＢＴ）から所定量（例えば１０°ＣＡ）リタードしたサンプリング用点火時期に設定する。
　ステップ４でＥＧＲ率を０に初期化した後、ステップ５，６の処理を繰り返し、限界となる目標ＥＧＲ率を探索する。すなわち、ステップ５では変動率ＣＰｉを所定の閾値（前述の閾値ＣＰｉ♯に相当する）と比較し、ステップ６では、そのときのＥＧＲ率に一定量αを加えて徐々に増加させる。前述したように、点火時期をサンプリング用点火時期までリタードした状態でＥＧＲ率を徐々に増加することによって、失火を伴わずに変動率ＣＰｉが徐々に増加し、やがて閾値に達する。ステップ５において変動率ＣＰｉが閾値以上であると判定したら、ステップ７へ進み、そのときのＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率として学習する。そして、ステップ８へ進み、目標ＥＧＲ率の探索のための点火時期のリタードを終了する。なお、前述したように、ステップ５における閾値との比較に代えて、変動率ＣＰｉの増加率に基づく判定を行うことも可能である。
　以後は、ステップ２からステップ９へ進み、学習した目標ＥＧＲ率に沿って排気還流が制御される。なお、目標ＥＧＲ率の探索ないし決定および学習した目標ＥＧＲ率を用いた排気還流制御は、機関運転条件（運転点）毎に行われる。例えば、負荷と回転速度とをパラメータとしたマップにそれぞれ学習した目標ＥＧＲ率が割り付けられることとなる。従って、運転条件が未学習の運転条件へと変化したら、当該運転条件について新たに学習がなされる。また、好ましい一実施例では、車両のトリップの開始時にマップ上の学習値である目標ＥＧＲ率が初期化される。
　ステップ９に続くステップ１０は、学習値（目標ＥＧＲ率）の適否を再確認すべきタイミングであるかどうかを判定する。一実施例では、（１）目標ＥＧＲ率を学習した直後（つまり初回にステップ１０に進んだとき）、（２）同じ運転条件の積算運転時間が一定時間（例えば５分、等）に達した、あるいは、（３）失火を検出した、のいずれかによって目標ＥＧＲ率の再確認が必要であると判定される。上記の（１）の条件は、ステップ５～７で設定した目標ＥＧＲ率が適切であるかどうかを再確認するためである。上記の（２）の条件は、運転を継続する中で実際に燃焼安定度の限界となるＥＧＲ率が変化することがあることを考慮したものである。上記の（３）の条件は、目標ＥＧＲ率の下で失火が生じた場合に直ちに再学習を行うためのものである。
　ステップ１０でＹＥＳの場合は、ステップ１１～１３において、目標ＥＧＲ率に沿った排気還流を行いながら、サンプリング用点火時期よりもリタード量が小さな点火時期の下で変動率ＣＰｉが上記の閾値以上となるかどうかの判定を行う。すなわち、ステップ１１ではリタード量をサンプリング用点火時期のリタード量である所定リタード量（例えば１０°ＣＡ）と比較する。所定リタード量未満であれば、ステップ１２で変動率ＣＰｉが閾値未満であるか判定する。ステップ１２でＹＥＳであれば、ステップ１３へ進んでリタード量を一定量βずつインクリメントする。
　前述したように、点火時期をリタードすると、変動率ＣＰｉは基本的にリタード量に応じて増加する。リタード量を増加させていったときにリタード量が所定リタード量に達する前に変動率ＣＰｉが閾値以上となった場合は、ステップ１２からステップ１４へと進むこととなる。これは学習した目標ＥＧＲ率が過大であることを意味し、ステップ１４～１８において、目標ＥＧＲ率を低下させる方向に再学習を行う。すなわち、ステップ１４でリタード量を再びサンプリング用点火時期に設定し、ステップ１５において変動率ＣＰｉが閾値未満であるかどうかの判定を行うとともに、ステップ１６においてＥＧＲ率を一定量γずつデクリメントする。ステップ１５，１６を繰り返すことで、変動率ＣＰｉが閾値を下回るときのＥＧＲ率が探索される。ステップ１５でＹＥＳとなったときにステップ１５からステップ１７へ進み、そのときのＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率として設定（つまり学習）し、ステップ１８において点火時期を基本点火時期（例えばＭＢＴ）に戻す。
　なお、ステップ１５～１８の処理に代えて、ステップ１４から再学習のためにステップ４へ処理を戻すようにしてもよい。
　一方、リタード量を徐々にインクリメントしていく上述したステップ１１～１３の処理を繰り返す中で、変動率ＣＰｉが閾値以上以上となる前にリタード量が所定リタード量に達した場合は、ステップ１１からステップ５へ進み、所定量リタード量つまりサンプリング用点火時期の下で再学習を行う。これは、現在の学習値である目標ＥＧＲ率が少なくとも過大ではないものの、逆に過小である可能性があることを考慮したものである。ステップ５，６の処理により、再度、サンプリング用点火時期の下で適切な目標ＥＧＲ率の探索が行われる。従って、この実施例では、仮に同じ運転条件で運転を継続したときに、少なくとも一定時間（例えば５分、等）毎に目標ＥＧＲ率の学習・更新が行われることとなる。なお、必ずしも一定間隔ではなく適当なタイミングにステップ１１以降の確認処理を行うようにしてもよい。
　また多気筒内燃機関の場合、一部の気筒例えば特定の１気筒のみにおいて目標ＥＧＲ率の探索のための点火時期リタードを行い、当該気筒について変動率ＣＰｉの算出を行うようにしてもよい。このようにすれば、学習ならびに再学習の際に他の気筒は基本点火時期（例えばＭＢＴ）での運転が継続されるので、点火時期リタードに伴う燃費悪化が最小限となる。
　上述したように、サンプリング用点火時期のリタード量は、回転速度が高いほど小さな値となるように、回転速度に応じて設定するようにしてもよく、またサンプリング用点火時期の下での変動率ＣＰｉはリタード量の影響を受ける。従って、各運転条件の下での最適なリタード量および変動率ＣＰｉの閾値を実験ないしシミュレーション等によって予め求めておき、負荷と回転速度とをパラメータとしたマップに、これらのリタード量および閾値をマッピングしておくようにしてもよい。
　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば上記実施例では燃焼変動を示す指標として筒内圧センサ８の検出信号に基づく図示平均有効圧変動率ＣＰｉを用いているが、燃焼変動を示す指標としては図示平均有効圧変動率ＣＰｉに限らず、適当な他の指標であってもよい。また、クランクシャフトの回転速度の変化から燃焼変動を示す適当な指標を求めるようにしてもよい。

Claims (9)

  1. 　排気還流を行っている下で燃焼変動を検出し、この燃焼変動に基づき内燃機関の負荷と回転速度とに対応した目標排気還流率を決定する内燃機関の排気還流制御方法において、
    　目標排気還流率の決定のために点火時期を基本点火時期よりもリタードしたサンプリング用点火時期に設定し、
    　このサンプリング用点火時期の下での排気還流率と燃焼変動との関係から上記目標排気還流率を決定する、
    　内燃機関の排気還流制御方法。
  2. 　内燃機関の運転開始後、内燃機関の運転条件が排気還流領域に入ったときに、サンプリング用点火時期にリタードして目標排気還流率の決定を行う、
    　請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  3. 　排気還流率を徐々に増加していき、燃焼変動を示す指標が所定の閾値に達したときの排気還流率を目標排気還流率とする、
    　請求項１または２に記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  4. 　排気還流率を徐々に増加していき、燃焼変動を示す指標の増加率が所定の大きさに達したときの排気還流率を目標排気還流率とする、
    　請求項１または２に記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  5. 　上記基本点火時期からサンプリング用点火時期までのリタード量が、回転速度が高いほど小さくなるように、回転速度に応じて設定される、
    　請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  6. 　上記閾値と、上記基本点火時期からサンプリング用点火時期までのリタード量と、が、負荷と回転速度とに対応して予め設定されている、
    　請求項３に記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  7. 　複数気筒の中の一部気筒の点火時期をサンプリング用点火時期にリタードし、
    　当該気筒の燃焼変動を検出するとともに、この燃焼変動から目標排気還流率を決定する、
    　請求項１～６のいずれかに記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  8. 　目標排気還流率に従った内燃機関の運転中、定期的もしくは不定期的な間隔で、目標排気還流率に沿った排気還流を行いつつ点火時期をリタードし、リタードした点火時期の下での燃焼変動に基づき目標排気還流率が適切であることを確認する、
    　請求項１～７のいずれかに記載の内燃機関の排気還流制御方法。
  9. 　排気還流装置と、
    　燃焼変動を直接にもしくは間接に検出するための燃焼変動検出デバイスと、
    　内燃機関の負荷と回転速度とに対応した目標排気還流率に沿って上記排気還流装置を制御するとともに、上記目標標排気還流率の決定の際に点火時期を基本点火時期よりもリタードしたサンプリング用点火時期に設定し、このサンプリング用点火時期の下での排気還流率と燃焼変動との関係から上記目標排気還流率を決定するコントローラと、
    　を備えた内燃機関の排気還流制御装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997033082A1 (fr) * 1996-03-08 1997-09-12 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Dispositif de commande d'un moteur a combustion interne de type a injection de carburant dans les cylindres
JP2007186998A (ja) * 2005-12-14 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンの制御方法及び制御装置
JP2014141943A (ja) * 2013-01-24 2014-08-07 Nissan Motor Co Ltd ノッキング抑制装置及びノッキング抑制方法
JP2016089733A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン制御装置
JP2019116871A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2019116872A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997033082A1 (fr) * 1996-03-08 1997-09-12 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Dispositif de commande d'un moteur a combustion interne de type a injection de carburant dans les cylindres
JP2007186998A (ja) * 2005-12-14 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd エンジンの制御方法及び制御装置
JP2014141943A (ja) * 2013-01-24 2014-08-07 Nissan Motor Co Ltd ノッキング抑制装置及びノッキング抑制方法
JP2016089733A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン制御装置
JP2019116871A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2019116872A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

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