内燃機関の制御装置
【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、用いる燃料の性状に関らず失火を防止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。
【解決手段】リッチ燃焼制御を実行時に、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用い、燃焼判定指数Ｋｃｒが小さくなるようにＥＧＲ弁の開度を制御する。これにより、図中の（Ａ）及び（Ｂ）の間の領域、即ち、着火遅れ時間ＩｇＤの延長が少ない領域で燃焼するように還流させる排気ガスの量を制御し、安定したリッチ燃焼を得ることができる。
【解決手段】リッチ燃焼制御を実行時に、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用い、燃焼判定指数Ｋｃｒが小さくなるようにＥＧＲ弁の開度を制御する。これにより、図中の（Ａ）及び（Ｂ）の間の領域、即ち、着火遅れ時間ＩｇＤの延長が少ない領域で燃焼するように還流させる排気ガスの量を制御し、安定したリッチ燃焼を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、内燃機関に排気ガスを還流させる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、気筒内の筒内ガス温度が、所定の圧縮端温度以上となるように吸入空気量等を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態では、圧縮端温度が低くなり、失火する可能性がある。このため、上記従来の制御装置では、圧縮端温度に関与するパラメータとして、吸気温度、噴射開始時期での圧縮比や還流させる排気ガスの量に着目し、これらに基づいて演算した圧縮端温度が、着火温度以上になるように吸入空気量や還流させる排気ガスの量を制御している。したがって、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態であっても、圧縮端温度が低く、失火するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０９８９９３号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６６６１号公報
【特許文献３】特開２００１−０２０７６５号公報
【特許文献４】特開２００８−０７５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、気筒内に噴射する燃料の性状が異なる場合、噴射後着火するまでの時間（以下、「着火時間」ないし「着火遅れ時間」という。）が変化することがある。具体的に、低セタン価の燃料を用いた場合、着火遅れ時間が長くなり失火しやすくなる。上述したように、従来の制御装置は、圧縮端温度に着目するものである。しかしながら、燃料性状の違いまでをも考慮したものではない。このため、用いる燃料によっては着火遅れ時間が延長し、失火する可能性が依然として残っていた。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、用いる燃料の性状に関らず失火を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
前記内燃機関の気筒内に流入する新気の量を取得する新気量取得手段と、
前記気筒内に噴射される燃料の噴射量を取得する燃料噴射量取得手段と、
前記気筒内の燃料が噴射の後着火するまでの着火時間を取得する着火時間取得手段と、
前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを接続する通路に設けられたＥＧＲ弁と、
等量比の増加要求があった場合に、増加側の目標値として設定する目標等量比に応じて前記スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記新気量及び前記噴射量を用いて求まる等量比、前記筒内圧並びに前記着火時間を演算することで求まる燃焼判定指数を一定のサイクルで取得する燃焼判定指数取得手段と、
前記燃焼判定指数が低下するように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記スロットル弁開度制御手段は、
前記増加要求タイミングでの前記等量比と、前記目標等量比とを比較する等量比比較手段を備え、
前記増加要求タイミングでの前記等量比が前記目標等量比よりも小さい場合には、前記新気量を減少させるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記基本等量比が前記目標等量比よりも大きい場合には、前記新気量を増加させるように前記スロットル弁の開度を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ、前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を前記排気通路に供給する添加剤供給手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記添加剤供給手段を制御する等量比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記気筒内に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する等量比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記目標等量比補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を、前記目標等量比に乗算する等量比補正係数演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１乃至第５何れか１つの発明において、
吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構と、
噴射される燃料の性状に応じて前記閉弁時期を補正する閉弁時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記閉弁時期補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を前記閉弁時期に演算する閉弁時期補正係数演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、等量比を増加させる要求があった場合に、等量比と筒内圧力に対する着火時間の関係から求められる燃焼判定指数が低下するようにＥＧＲ弁を制御できる。この燃焼判定指数は、燃焼変動の大きさを表す指数である。このため、燃焼判定指数が低下するようにＥＧＲ弁を制御すれば、燃焼の変動を抑えることができる。したがって、いかなる性状の燃料が用いられたとしても、燃焼の変動を抑えて失火を防止することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、スロットル弁の開度を制御することで目標等量比付近に制御することができる。スロットル弁の開度を制御すれば新気量が制御でき、新たに燃料を噴射する必要なく目標等量比に制御できることになる。したがって、燃料噴射によるエミッション悪化や燃費の低下を防止して等量比を増加させることができる。
【００１５】
性状の異なる燃料が用いられた場合、着火時間が長くなり燃焼が不安定になる場合がある。このため、燃料の性状に応じて目標等量比を補正することで燃焼の安定化を図ることができる。しかし、補正後の目標等量比が１よりも小さくなると、触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復が十分に行えなくなる。第３又は第４の発明によれば、補正後の目標等量比が１よりも小さい場合には、添加剤供給手段やポスト噴射によって触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図ることができる。したがって、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正しつつ、触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図ることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、燃焼安定時の燃焼判定指数を用いて目標等量比の補正を行うことができる。したがって、燃焼性状の違いによる影響を事前に推定し、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、燃料の性状に応じて吸気弁の閉弁時期を補正することができる。したがって、燃料の性状に応じて実圧縮比を変化させて、燃焼の安定化を図ることができる。
【００１８】
第７の発明によれば、燃焼安定時の燃焼判定指数を用いて吸気弁の閉弁時期の補正を行うことができる。したがって、燃焼性状の違いによる影響を事前に推定し、安定した燃焼状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】筒内圧力Ｃｐと着火遅れ時間ＩｇＤとの関係を示す特性図である。
【図３】燃焼判定指数Ｋｃｒと燃焼変動率との関係を示す図である。
【図４】実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図５】補正係数Ｃｐｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例である。
【図６】実施の形態２においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図７】補正係数Ｃｖｖｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一である。
【図８】実施の形態３においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ターボチャージャ１２を備える４気筒式のディーゼル機関である。
【００２１】
ターボチャージャ１２は、吸気通路１４に配置されるコンプレッサ１６と、排気通路１８に配置されるタービン２０を備えている。吸気通路１４には、コンプレッサ１６の上流側に、吸入空気量Ｇａを計測するエアフロメータ２２が配置されている。また、コンプレッサ１６の下流には、スロットル弁２４が配置されている。
【００２２】
吸気通路１４は、吸気マニホールド２６を介して内燃機関１０の４つの気筒に連通している。また、４つの気筒は、排気マニホールド２８を介して排気通路１８に連通している。吸気通路１４と排気通路１８との間には、排気ガスを吸気通路１４に還流させるためのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３０及びＥＧＲ弁３２が配置されている。
【００２３】
内燃機関１０が備える４つの気筒には、それぞれ、筒内圧力Ｃｐを検出するための筒内圧力センサ３４が組み込まれている（但し、図の簡略化のため、＃１気筒のみに記載する）。また、内燃機関１０が備える４つの気筒には、それぞれ、それらの内部に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁３６が組み込まれている。それらの燃料噴射弁３６には、コモンレール３８を介して燃料ポンプ４０が接続されている。燃料ポンプ４０には、更に、遮断弁４２を介して燃料通路４４が連通している。燃料通路４４は、燃料添加弁４６に連通している。燃料添加弁４６は、排気通路１８に配置されており（本実施形態ではタービン２０の上流）、排気通路１８の内部に燃料を直接噴射することができる。
【００２４】
タービン２０の下流において、排気通路１８には、排気浄化触媒４８が組み込まれている。本実施形態では、排気浄化触媒４８として、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒を用いている。排気浄化触媒４８は、排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵することができる。
【００２５】
内燃機関１０は、回転数センサ５０を備えている。回転数センサ５０は、機関回転数Ｎｅに応じた信号を出力するセンサである。内燃機関１０には、また、可変動弁機構（ＶＶＴ）５２が組み込まれている（図１には、便宜上、「ＶＶＴ」と記載したブロックを示す）。本実施形態において、ＶＶＴ５２は、各気筒に配置されている吸気弁の閉弁時期を変化させる機能を有している。
【００２６】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０には、上述した各種のセンサやアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ６０は、それらのセンサの出力に基づいて、燃料噴射弁３６や燃料添加弁４６、更には、ＶＶＴ５２やＥＧＲ弁３２などの状態を制御することができる。
【００２７】
［実施の形態１の特徴］
ディーゼル機関は、通常、リーン空燃比の条件で運転される。リーン空燃比の条件下において、排気浄化触媒４８は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵することができる。排気浄化触媒４８のＮＯｘ吸蔵能力は、ＮＯｘの吸蔵量が増えるに従って低下する。排気浄化触媒４８は、排気空燃比を燃料リッチにすることでＮＯｘを放出し（放出されたＮＯｘは還元されてＮ２となる）、ＮＯｘ吸蔵能力を回復する。
【００２８】
本実施形態のシステムでは、排気浄化触媒４８へのＮＯｘ吸蔵量がある程度の量に達すると、気筒内に流入する新気の量を減らして等量比を一時的に増加させる制御（リッチ燃焼制御）を実行する。具体的には、スロットル弁２４の開度を減少させて気筒内に流入する新気の量を減らすことによりリッチ燃焼制御を実行する。これにより、排気浄化触媒４８のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。ところで、リッチ燃焼制御時には燃焼状態の変動を伴い、燃焼変動率が高い場合、失火が発生する可能性がある。したがって、リッチ燃焼制御は、失火を回避しつつ実行する必要がある。
【００２９】
図２は、筒内圧力Ｃｐ［ＭＰａ］と着火遅れ時間ＩｇＤ［ｍｓｅｃ］との関係を示す特性図である。図２に示した６つの特性曲線は、それぞれ、３つの等量比φ（φ＝０．６、０．８、１．０）と、２つの燃料（標準燃料及び低セタン価燃料）とを変化させた場合を示している。
【００３０】
ここで、等量比φは、気筒内に流入する新気の量と、この新気に対して噴射される燃料の量とに基づいて算出される空燃比で理論空燃比を除した値を表す。このため、燃料噴射量の一定条件下、新気の量を減らせば等量比φが増加するため、空燃比をリッチ側へシフトでき、新気の量を増やせば等量比φが低下するため、空燃比をリーン側へシフトできることになる。また、筒内圧力Ｃｐは、燃料に着火する直前の筒内圧力を表す。
【００３１】
図２に示すように、等量比φが高くなるほど着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。リッチ燃焼制御では、スロットル弁２４の開度を減少させて新気の量を減らしていくので等量比φは徐々に高くなる。したがって、リッチ燃焼制御を実行すると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる方向へシフトすることになる。
【００３２】
また、図２において、等量比φを一定とした場合、筒内圧力Ｃｐが高くなるほど着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。上述したように、等量比φは、気筒内に流入する新気の量と、この新気に対して噴射される燃料の量に基づいて算出される。このため、等量比φの一定条件下、筒内圧力Ｃｐが高いということは、還流された排気ガスが気筒内に多く流入していると考えることができる。したがって、還流させる排気ガスの量を多くすれば、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる方向へとシフトすることになる。
【００３３】
これらのことから、リッチ燃焼制御時に排気ガスを多く還流させると、着火遅れ時間ＩｇＤが急増することが予想される。ところで、失火に近づくと、着火遅れ時間ＩｇＤが急増する場合がある。このため、失火を回避しつつリッチ燃焼制御を実行するためには、着火遅れ時間ＩｇＤに着目すればよいことになる。しかしながら、図２に示すように、標準的な燃料よりも低セタン価の燃料を用いた場合にも、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。したがって、図中（Ａ）で示すように、単に着火遅れ時間ＩｇＤのみに着目すると、用いられる燃料の性状によっては、失火が発生してしまう可能性があった。
【００３４】
また、還流させる排気ガスの量を多くすると着火遅れ時間ＩｇＤが急増して失火に近づくことから、還流させる排気ガスの量を減らしてリッチ燃焼制御を実行すれば失火を回避できるとも考えられる。しかしながら、図中（Ｂ）で示すように、等量比φが１に近い領域では、還流させる排気ガスの量を減らし過ぎると圧縮端温度が足りずに失火する場合がある。したがって、単に還流させる排気ガスの量を減らせば失火が回避できるとは限らなかった。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用いて、リッチ燃焼制御を実行する。これにより、図中の（Ａ）及び（Ｂ）の間の領域、即ち、着火遅れ時間ＩｇＤの延長が少ない領域で燃焼するように還流させる排気ガスの量を制御し、安定したリッチ燃焼を得ることが可能となる。
上記の関係は、次式（１）を用いて表される。
燃焼判定指数Ｋｃｒ＝着火遅れ時間ＩｇＤ×等量比φ／筒内圧力Ｃｐ ・・・（１）
【００３６】
図３は、燃焼判定指数Ｋｃｒと燃焼変動率［％］との関係を示す図である。リッチ燃焼制御時には燃焼状態の変動を伴う。図３に示すように、燃焼変動率が高い場合、失火が発生する可能性がある。また、低セタン価の燃料を用いると標準燃料よりも燃焼変動率が高くなるので失火発生率も高くなる。しかしながら、本実施の形態によれば、燃焼判定指数Ｋｃｒが減少するように還流させる排気ガスの量を制御できる。燃焼判定指数Ｋｃｒが減少するように還流させる排気ガスの量を制御できれば、最終的に図３に示す特性曲線の頂点付近に燃焼判定指数Ｋｃｒを収縮させることができる。したがって、失火の発生を防止して燃焼リッチ化が可能となる。
【００３７】
［実施の形態１の具体的処理］
図４は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１００）。
【００３８】
次に、燃焼リッチ化要求が生じているかが判断される（ステップ１０２）。ＥＣＵ６０は、例えば前回のＮＯｘ吸蔵能力の回復処理実行時からの走行距離や時間が所定値に達した場合に、燃焼リッチ化要求が発生していると判断する。本ステップ１０２において、その要求が生じていないと判断された場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。
【００３９】
一方、燃焼リッチ化要求が生じていると判断された場合は、リッチ側の目標値としての目標等量比φｔｒｇが設定される（ステップ１０４）。そして、ステップ１００で読み込んだ吸入空気量Ｇａ、燃焼噴射量、スロットル弁開度に基づいて算出した現在の等量比φと、ステップ１０４で設定した目標等量比φｔｒｇとの関係が、φ＜φｔｒｇの条件を満たすか否かが判断される（ステップ１０６）。現在の等量比φは、吸入空気量Ｇａにスロットル弁開度の絞り割合を乗じた値を燃料噴射量で除すことで現在の空燃比を算出し、算出した現在の空燃比で理論空燃比を除すことにより算出される。
【００４０】
そして、φ＜φｔｒｇの条件が成立すると判断された場合には、スロットル弁２４の開度を減少させる（ステップ１０８）。これにより、気筒内に流入する新気の量を低減させる。一方、φ＜φｔｒｇの条件が成立しないと判断された場合には、現在の等量比φがリッチ側にシフトしていると判断できる。この場合は、等量比がリッチ側にシフトし過ぎた結果、失火が発生してしまうことを防止するべく、スロットル弁２４の開度を増加させる（ステップ１１０）。
【００４１】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０が算出される（ステップ１１２）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０は、ステップ１０８又はステップ１１０の処理後の燃焼サイクル時に読み込まれる着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００４２】
燃焼判定指数Ｋｃｒ０の算出後、ＥＧＲ弁３２の開度が増加される（ステップ１１４）。これにより、気筒内に流入する排気ガスの割合が増加される。本ステップ１１４は、現在の燃焼変動率が図３の特性曲線のどの位置にあるかを推定するために実行される処理である。このため、本ステップで、ＥＧＲ弁３２の開度を減少させる処理を実行しても良い。しかしながら、ＥＧＲ弁３２の開度が増加されると、燃焼時の最高温度を下げてＮＯｘの発生量を低減させることができるので、リッチ燃焼制御中に新たに生じたＮＯｘが排気浄化触媒４８の浄化能力の回復を妨げることを防止しつつ上記推定ができる。
【００４３】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒが再度算出される（ステップ１１６）。本ステップ１１６で算出される燃焼判定指数Ｋｃｒは、ステップ１１４の処理後の燃焼サイクル時に読み込まれる着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００４４】
そして、ステップ１１２で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ０と、ステップ１１６で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒとの関係が、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件を満たすか否かが判断される（ステップ１１８）。そして、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立すると判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点方向へシフトしていると判断できるので、そのままステップ１０２に戻る。一方、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立しないと判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点から離れる方向へシフトしていると判断できる。このため、燃焼の変動を抑制して失火の発生を防止するべくＥＧＲ弁３２の開度が減少され（ステップ１２０）、その後、ステップ１０２に戻る。
【００４５】
以上説明したとおり、図４に示すルーチンによれば、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用いて制御できるため、燃料の性状が変わったとしても、失火の発生を防止しつつリッチ燃焼を実現できる。また、図４に示すルーチンによれば、この燃焼判定指数Ｋｃｒを減少させるように制御するため、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できるので、失火の発生を効果的に防止するだけでなく、リッチ燃焼へのシフトを早期に実現できる。更に、図４に示すルーチンによれば、排気ガスの還流によりリッチ燃焼を実現できるので、筒内ポスト噴射や排気添加によるリッチ燃焼に比べて燃費を大幅に改善できると共に、排気エミッションも改善できる。加えて、排気ガスの還流をカットしてアフター噴射するリッチ燃焼に比べても、燃焼変化の少ないリッチ燃焼を実現できる。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態１では、排気浄化触媒４８として、ＤＰＮＲを用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、排気浄化触媒４８は、ＮＯｘ吸蔵能力の低下する触媒再生が必要な触媒であれば足り、その要件が満たされる限り他のＮＯｘ吸蔵触媒であってもよい。
【００４７】
なお、上述した実施の形態１においては、筒内圧力センサ３４が前記第１の発明における「着火時間取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ６０が、図４のステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「新気量取得手段」及び「燃料噴射量取得手段」が、同ステップ１０６、１０８、１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル弁開度制御手段」が、同ステップ１１２、１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃焼判定指数取得手段」が、同ステップ１１８からステップ１２０を経由して又はステップ１２０を経由せずにステップ１０２に戻る一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲ弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４８】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、図４のステップ１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「等量比比較手段」が実現されている。
【００４９】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
次に、図１と共に図５、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現できる。
【００５０】
［実施の形態２の特徴］
実施の形態１のリッチ燃焼制御によれば、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。しかしながら、実際のリッチ燃焼制御の際には、他の要因による影響を受けて燃焼が不安定になることが推定される。特に、気筒内に噴射される燃料性状が異なると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり、燃焼が不安定になり易い。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、リッチ燃焼制御の前に、例えばアイドル状態といった燃焼安定時に予め算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いて、リッチ燃焼制御時の目標等量比φｔｒｇを補正する。これにより、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正することができる。
【００５２】
ところで、補正後の目標等量比φｔｒｇがφｓｔ（φ＝１．０）よりも小さい場合には、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復が図れない。そこで、本実施の形態では、上記の補正を行った結果、補正後の目標等量比φｔｒｇがφｓｔよりも小さい場合に排気系添加あるいは筒内ポスト噴射を実施する。これにより、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正しつつ、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復を図ることができる。
【００５３】
なお、目標等量比φｔｒｇの補正は、目標等量比φｔｒｇに補正係数Ｃｐｔを乗算することにより行う。図５は、この補正係数Ｃｐｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例であり、ＥＣＵ６０の内部に予め記憶されているものとする。
【００５４】
［実施の形態２の具体的処理］
図６は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１２２）。
【００５５】
次に、エンジンがアイドル状態であるか否かが判断される（ステップ１２４）。アイドル状態は、例えば、吸入空気量や、アクセル開度と車速との組み合わせによって判断できる。アイドル状態でないと判断された場合には、ステップ１２２に戻る。一方、アイドル状態であると判断された場合には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が算出される（ステップ１２６）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が、ステップ１２２で読み込まれた着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００５６】
次に、燃焼リッチ化要求が生じているかが判断され（ステップ１２８）、燃焼リッチ化要求が生じていると判断された場合は、リッチ側の目標値としての目標等量比φｔｒｇが設定される（ステップ１３０）。これらステップ１２８、ステップ１３０の処理は、図４のステップ１０２、１０４の処理と同様であるためその説明を省略する。
【００５７】
次に、目標等量比φｔｒｇに補正係数Ｃｐｔを乗算して補正後の目標等量比Φｔｒｇを算出する（ステップ１３２）。上述したように、ＥＣＵ６０の内部には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１と補正係数Ｃｐｔとの関係を定めたマップが記憶されている。このため、ステップ１２６で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１に対応する補正係数Ｃｐｔを読み出し、読み出した補正係数Ｃｐｔをステップ１３０で設定した目標等量比φｔｒｇに乗算する。
【００５８】
そして、ステップ１３２で演算したΦｔｒｇと、φｓｔ（＝１．０）との関係が、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件を満たすか否かが判断される（ステップ１３４）。Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立すると判断された場合には、排気噴射量Ｑａｄが設定される（ステップ１３６）。ＥＣＵ６０には、例えば排気ガス温度と排気噴射量Ｑａｄとの関係を示す噴射量マップが予め記憶されている。このため、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立すると判断された場合には、この噴射量マップを用いて排気噴射量Ｑａｄが設定される。一方、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立しないと判断された場合には、ステップ１３８に進む。
【００５９】
ステップ１３８では、現在の等量比φと、ステップ１３２で演算したΦｔｒｇとの関係が、φ＜Φｔｒｇの条件を満たすか否かが判断される。ここで、現在の等量比φは、ステップ１２８を処理した際の燃料サイクル時に別途読み込まれる吸入空気量Ｇａ、燃焼噴射量、スロットル弁開度に基づいて算出される値である。
【００６０】
そして、φ＜Φｔｒｇの条件が成立すると判断された場合には、スロットル弁２４の開度を減少させる（ステップ１４０）。一方、φ＜Φｔｒｇの条件が成立しないと判断された場合には、スロットル弁２４の開度を増加させる（ステップ１４２）。これらステップ１４０、１４２の処理は、図４のステップ１０８及び１１０の処理と同様であるため詳細は省略する。
【００６１】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０が算出され（ステップ１４４）、ＥＧＲ弁３２の開度が増加され（ステップ１４６）、燃焼判定指数Ｋｃｒが再度算出される（ステップ１４８）。これら一連の処理は、図４のステップ１１２、１１４、１１６の処理と同様であるため詳細は省略する。
【００６２】
そして、ステップ１４４で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ０と、ステップ１４８で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒとの関係が、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件を満たすか否かが判断される（ステップ１５０）。そして、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立すると判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点方向へシフトしていると判断できるので、ステップ１５４に進む。一方、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立しないと判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点から離れる方向へシフトしていると判断できる。このため、燃焼の変動を抑制して失火の発生を防止するべくＥＧＲ弁３２の開度が減少され（ステップ１５２）、その後、ステップ１５４に進む。
【００６３】
ステップ１５４では、ステップ１３６で設定した排気噴射量Ｑａｄが、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件を満たすか否かが判断される。この結果、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件が成立すると判断された場合には、燃料添加弁４６から排気系へ燃料が添加され、又は燃料噴射弁３６からポスト噴射が実施される（ステップ１５６）。なお、排気系添加又はポスト噴射は、燃料噴射弁３６によるメイン噴射とは異なるタイミングで実行される。例えば、メイン噴射から遅角した時期で上死点よりも遅い非着火のタイミングで実行される。
【００６４】
一方、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件が成立しないと判断された場合には、ステップ１３４の処理でΦｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立しないと判断された場合であると判断できる。このため、排気系添加やポスト噴射を実行することなくステップ１２８に戻る。
【００６５】
以上説明したとおり、図６に示すルーチンによれば、アイドル状態での燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いてリッチ燃焼制御時の目標等量比φｔｒｇを補正することで、燃料性状に関係なくリッチ燃焼制御時の燃焼を安定化できる。更に、図６に示すルーチンによれば、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復を図ることもできる。
【００６６】
ところで、上述した実施の形態２においては、添加剤として内燃機関１０で使用する燃料を用いたが、炭化水素（ＨＣ）成分を多く含む添加剤であれば特に限定されない。炭化水素成分を多く含む添加剤は、排気浄化触媒４８の上流側において、高温の排気ガスで熱分解されて多量の炭化水素を生成すると共に排気ガス中の酸素濃度を低下させるので、排気浄化触媒４８の吸蔵能力を効率的に回復できる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態２においては、燃料ポンプ４０、遮断弁４２、燃料通路４４及び燃料添加弁４６が前記第３の発明における「添加剤供給手段」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４、１２６、１３２の処理を実行することにより前記第３の発明における「目標等量比補正手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第３の発明における「等量比条件判定手段」が、同ステップ１３６、１５４、１５６の処理を実行することにより前記第３の発明における「等量比制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
また、上述した実施の形態２においては、燃料噴射弁３６、コモンレール３８及び燃料ポンプ４０が前記第４の発明における「燃料噴射手段」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４、１２６、１３２の処理を実行することにより前記第４の発明における「目標等量比補正手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第４の発明における「等量比条件判定手段」が、同ステップ１３６、１５４、１５６の処理を実行することにより前記第４の発明における「等量比制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６９】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４の処理を実行することにより前記第５の発明における「運転条件判定手段」が、同ステップ１３２の処理を実行することにより前記第５の発明における「等量比補正係数演算手段」が、それぞれ実現されている。
【００７０】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、図１と共に図７、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現できる。
【００７１】
［実施の形態３の特徴］
実施の形態１のリッチ燃焼制御によれば、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。しかしながら、図２の説明の際に既に述べたように、気筒内に噴射される燃料性状が異なると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり、燃焼が不安定になり易い。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、リッチ燃焼制御の前に、例えばアイドル状態といった燃焼安定時に予め算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いて、ＶＶＴ５２のベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇを補正する。内燃機関１０においては、吸気行程において吸気弁（図示せず）が開弁し、筒内に空気が吸入される。通常は、ピストンが下死点ＢＤＣ近傍に位置する時点で吸気弁が閉じられて圧縮行程が開始される。これに対して、吸気弁の閉弁時期が下死点ＢＤＣ後の領域で遅角されると、筒内に一端吸入された空気が吸気系に逆流することから、筒内空気量が減少し、実圧縮比が低下する事態が生ずる。逆に、吸気弁の閉弁時期が下死点ＢＤＣ後の領域で進角されると、実圧縮比が上昇する。したがって、例えば着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり易い低セタン価燃料を用いる場合には、吸気弁の閉弁時期を下死点ＢＤＣ後の領域で進角させる。これにより、実圧縮比を上げて燃焼の安定化を図ることができる。一方、例えば、標準燃料よりも高セタン価の燃料を用いる場合には、比較的着火しやすいことから吸気弁の閉弁時期を遅角させる。これにより、実圧縮比を下げて燃焼の安定化を図ることができる。
【００７３】
なお、ＶＶＴ５２のベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇの補正は、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに補正係数Ｃｖｖｔを乗算することにより行う。図７は、この補正係数Ｃｖｖｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例であり、ＥＣＵ６０の内部に予め記憶されているものとする。
【００７４】
［実施の形態３の具体的処理］
図８は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１５８）。
【００７５】
次に、エンジンがアイドル状態であるか否かが判断される（ステップ１６０）。本ステップ１６０の処理は、図６のステップ１２４と同様である。アイドル状態でないと判断された場合には、ステップ１５８に戻る。一方、アイドル状態であると判断された場合には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が算出される（ステップ１６２）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が、ステップ１５８で読み込まれた着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００７６】
次に、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇが設定される（ステップ１６４）。ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇは、例えば基本燃料噴射量と回転数に応じて予め設定される。そして、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに補正係数Ｃｖｖｔを乗算して補正後のＶｔａｎｇを算出する（ステップ１６６）。上述したように、ＥＣＵ６０の内部には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１と補正係数Ｃｖｖｔとの関係を定めたマップが記憶されている。このため、ステップ１６２で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１に対応する補正係数Ｃｖｖｔを読み出し、読み出した補正係数Ｃｖｖｔをステップ１６４で設定したベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに乗算する。
【００７７】
以上説明したとおり、図８に示すルーチンによれば、アイドル状態での燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いてベースＶＶＴ進角値を補正することで、燃料性状に関係なくリッチ燃焼制御時の燃焼を安定化できる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態３においては、ＶＶＴ５２が前記第６の発明における「可変動弁機構」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図８のステップ１６０、１６２、１６６の処理を実行することにより前記第６の発明における「閉弁時期補正手段」が実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が図８のステップ１６０の処理を実行することにより前記第７の発明における「運転条件判定手段」が、同ステップ１６６の処理を実行することにより前記第７の発明における「閉弁時期補正係数演算手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 内燃機関
２２ エアフロメータ
２４ スロットル弁
３２ ＥＧＲ弁
３４ 筒内圧力センサ
３６ 燃料噴射弁
３８ コモンレール
４０ 燃料ポンプ
４２ 遮断弁
４４ 燃料通路
４６ 燃料添加弁
４８ 排気浄化触媒
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳細には、内燃機関に排気ガスを還流させる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、気筒内の筒内ガス温度が、所定の圧縮端温度以上となるように吸入空気量等を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態では、圧縮端温度が低くなり、失火する可能性がある。このため、上記従来の制御装置では、圧縮端温度に関与するパラメータとして、吸気温度、噴射開始時期での圧縮比や還流させる排気ガスの量に着目し、これらに基づいて演算した圧縮端温度が、着火温度以上になるように吸入空気量や還流させる排気ガスの量を制御している。したがって、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態であっても、圧縮端温度が低く、失火するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０９８９９３号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６６６１号公報
【特許文献３】特開２００１−０２０７６５号公報
【特許文献４】特開２００８−０７５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、気筒内に噴射する燃料の性状が異なる場合、噴射後着火するまでの時間（以下、「着火時間」ないし「着火遅れ時間」という。）が変化することがある。具体的に、低セタン価の燃料を用いた場合、着火遅れ時間が長くなり失火しやすくなる。上述したように、従来の制御装置は、圧縮端温度に着目するものである。しかしながら、燃料性状の違いまでをも考慮したものではない。このため、用いる燃料によっては着火遅れ時間が延長し、失火する可能性が依然として残っていた。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、用いる燃料の性状に関らず失火を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
前記内燃機関の気筒内に流入する新気の量を取得する新気量取得手段と、
前記気筒内に噴射される燃料の噴射量を取得する燃料噴射量取得手段と、
前記気筒内の燃料が噴射の後着火するまでの着火時間を取得する着火時間取得手段と、
前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを接続する通路に設けられたＥＧＲ弁と、
等量比の増加要求があった場合に、増加側の目標値として設定する目標等量比に応じて前記スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記新気量及び前記噴射量を用いて求まる等量比、前記筒内圧並びに前記着火時間を演算することで求まる燃焼判定指数を一定のサイクルで取得する燃焼判定指数取得手段と、
前記燃焼判定指数が低下するように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記スロットル弁開度制御手段は、
前記増加要求タイミングでの前記等量比と、前記目標等量比とを比較する等量比比較手段を備え、
前記増加要求タイミングでの前記等量比が前記目標等量比よりも小さい場合には、前記新気量を減少させるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記基本等量比が前記目標等量比よりも大きい場合には、前記新気量を増加させるように前記スロットル弁の開度を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ、前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を前記排気通路に供給する添加剤供給手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記添加剤供給手段を制御する等量比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記気筒内に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する等量比制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記目標等量比補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を、前記目標等量比に乗算する等量比補正係数演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第１乃至第５何れか１つの発明において、
吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構と、
噴射される燃料の性状に応じて前記閉弁時期を補正する閉弁時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記閉弁時期補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を前記閉弁時期に演算する閉弁時期補正係数演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、等量比を増加させる要求があった場合に、等量比と筒内圧力に対する着火時間の関係から求められる燃焼判定指数が低下するようにＥＧＲ弁を制御できる。この燃焼判定指数は、燃焼変動の大きさを表す指数である。このため、燃焼判定指数が低下するようにＥＧＲ弁を制御すれば、燃焼の変動を抑えることができる。したがって、いかなる性状の燃料が用いられたとしても、燃焼の変動を抑えて失火を防止することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、スロットル弁の開度を制御することで目標等量比付近に制御することができる。スロットル弁の開度を制御すれば新気量が制御でき、新たに燃料を噴射する必要なく目標等量比に制御できることになる。したがって、燃料噴射によるエミッション悪化や燃費の低下を防止して等量比を増加させることができる。
【００１５】
性状の異なる燃料が用いられた場合、着火時間が長くなり燃焼が不安定になる場合がある。このため、燃料の性状に応じて目標等量比を補正することで燃焼の安定化を図ることができる。しかし、補正後の目標等量比が１よりも小さくなると、触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復が十分に行えなくなる。第３又は第４の発明によれば、補正後の目標等量比が１よりも小さい場合には、添加剤供給手段やポスト噴射によって触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図ることができる。したがって、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正しつつ、触媒のＮＯｘ吸蔵能力の回復を図ることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、燃焼安定時の燃焼判定指数を用いて目標等量比の補正を行うことができる。したがって、燃焼性状の違いによる影響を事前に推定し、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、燃料の性状に応じて吸気弁の閉弁時期を補正することができる。したがって、燃料の性状に応じて実圧縮比を変化させて、燃焼の安定化を図ることができる。
【００１８】
第７の発明によれば、燃焼安定時の燃焼判定指数を用いて吸気弁の閉弁時期の補正を行うことができる。したがって、燃焼性状の違いによる影響を事前に推定し、安定した燃焼状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】筒内圧力Ｃｐと着火遅れ時間ＩｇＤとの関係を示す特性図である。
【図３】燃焼判定指数Ｋｃｒと燃焼変動率との関係を示す図である。
【図４】実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図５】補正係数Ｃｐｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例である。
【図６】実施の形態２においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【図７】補正係数Ｃｖｖｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一である。
【図８】実施の形態３においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ターボチャージャ１２を備える４気筒式のディーゼル機関である。
【００２１】
ターボチャージャ１２は、吸気通路１４に配置されるコンプレッサ１６と、排気通路１８に配置されるタービン２０を備えている。吸気通路１４には、コンプレッサ１６の上流側に、吸入空気量Ｇａを計測するエアフロメータ２２が配置されている。また、コンプレッサ１６の下流には、スロットル弁２４が配置されている。
【００２２】
吸気通路１４は、吸気マニホールド２６を介して内燃機関１０の４つの気筒に連通している。また、４つの気筒は、排気マニホールド２８を介して排気通路１８に連通している。吸気通路１４と排気通路１８との間には、排気ガスを吸気通路１４に還流させるためのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３０及びＥＧＲ弁３２が配置されている。
【００２３】
内燃機関１０が備える４つの気筒には、それぞれ、筒内圧力Ｃｐを検出するための筒内圧力センサ３４が組み込まれている（但し、図の簡略化のため、＃１気筒のみに記載する）。また、内燃機関１０が備える４つの気筒には、それぞれ、それらの内部に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁３６が組み込まれている。それらの燃料噴射弁３６には、コモンレール３８を介して燃料ポンプ４０が接続されている。燃料ポンプ４０には、更に、遮断弁４２を介して燃料通路４４が連通している。燃料通路４４は、燃料添加弁４６に連通している。燃料添加弁４６は、排気通路１８に配置されており（本実施形態ではタービン２０の上流）、排気通路１８の内部に燃料を直接噴射することができる。
【００２４】
タービン２０の下流において、排気通路１８には、排気浄化触媒４８が組み込まれている。本実施形態では、排気浄化触媒４８として、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒を用いている。排気浄化触媒４８は、排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵することができる。
【００２５】
内燃機関１０は、回転数センサ５０を備えている。回転数センサ５０は、機関回転数Ｎｅに応じた信号を出力するセンサである。内燃機関１０には、また、可変動弁機構（ＶＶＴ）５２が組み込まれている（図１には、便宜上、「ＶＶＴ」と記載したブロックを示す）。本実施形態において、ＶＶＴ５２は、各気筒に配置されている吸気弁の閉弁時期を変化させる機能を有している。
【００２６】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０には、上述した各種のセンサやアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ６０は、それらのセンサの出力に基づいて、燃料噴射弁３６や燃料添加弁４６、更には、ＶＶＴ５２やＥＧＲ弁３２などの状態を制御することができる。
【００２７】
［実施の形態１の特徴］
ディーゼル機関は、通常、リーン空燃比の条件で運転される。リーン空燃比の条件下において、排気浄化触媒４８は、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵することができる。排気浄化触媒４８のＮＯｘ吸蔵能力は、ＮＯｘの吸蔵量が増えるに従って低下する。排気浄化触媒４８は、排気空燃比を燃料リッチにすることでＮＯｘを放出し（放出されたＮＯｘは還元されてＮ２となる）、ＮＯｘ吸蔵能力を回復する。
【００２８】
本実施形態のシステムでは、排気浄化触媒４８へのＮＯｘ吸蔵量がある程度の量に達すると、気筒内に流入する新気の量を減らして等量比を一時的に増加させる制御（リッチ燃焼制御）を実行する。具体的には、スロットル弁２４の開度を減少させて気筒内に流入する新気の量を減らすことによりリッチ燃焼制御を実行する。これにより、排気浄化触媒４８のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。ところで、リッチ燃焼制御時には燃焼状態の変動を伴い、燃焼変動率が高い場合、失火が発生する可能性がある。したがって、リッチ燃焼制御は、失火を回避しつつ実行する必要がある。
【００２９】
図２は、筒内圧力Ｃｐ［ＭＰａ］と着火遅れ時間ＩｇＤ［ｍｓｅｃ］との関係を示す特性図である。図２に示した６つの特性曲線は、それぞれ、３つの等量比φ（φ＝０．６、０．８、１．０）と、２つの燃料（標準燃料及び低セタン価燃料）とを変化させた場合を示している。
【００３０】
ここで、等量比φは、気筒内に流入する新気の量と、この新気に対して噴射される燃料の量とに基づいて算出される空燃比で理論空燃比を除した値を表す。このため、燃料噴射量の一定条件下、新気の量を減らせば等量比φが増加するため、空燃比をリッチ側へシフトでき、新気の量を増やせば等量比φが低下するため、空燃比をリーン側へシフトできることになる。また、筒内圧力Ｃｐは、燃料に着火する直前の筒内圧力を表す。
【００３１】
図２に示すように、等量比φが高くなるほど着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。リッチ燃焼制御では、スロットル弁２４の開度を減少させて新気の量を減らしていくので等量比φは徐々に高くなる。したがって、リッチ燃焼制御を実行すると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる方向へシフトすることになる。
【００３２】
また、図２において、等量比φを一定とした場合、筒内圧力Ｃｐが高くなるほど着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。上述したように、等量比φは、気筒内に流入する新気の量と、この新気に対して噴射される燃料の量に基づいて算出される。このため、等量比φの一定条件下、筒内圧力Ｃｐが高いということは、還流された排気ガスが気筒内に多く流入していると考えることができる。したがって、還流させる排気ガスの量を多くすれば、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる方向へとシフトすることになる。
【００３３】
これらのことから、リッチ燃焼制御時に排気ガスを多く還流させると、着火遅れ時間ＩｇＤが急増することが予想される。ところで、失火に近づくと、着火遅れ時間ＩｇＤが急増する場合がある。このため、失火を回避しつつリッチ燃焼制御を実行するためには、着火遅れ時間ＩｇＤに着目すればよいことになる。しかしながら、図２に示すように、標準的な燃料よりも低セタン価の燃料を用いた場合にも、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなる傾向を示す。したがって、図中（Ａ）で示すように、単に着火遅れ時間ＩｇＤのみに着目すると、用いられる燃料の性状によっては、失火が発生してしまう可能性があった。
【００３４】
また、還流させる排気ガスの量を多くすると着火遅れ時間ＩｇＤが急増して失火に近づくことから、還流させる排気ガスの量を減らしてリッチ燃焼制御を実行すれば失火を回避できるとも考えられる。しかしながら、図中（Ｂ）で示すように、等量比φが１に近い領域では、還流させる排気ガスの量を減らし過ぎると圧縮端温度が足りずに失火する場合がある。したがって、単に還流させる排気ガスの量を減らせば失火が回避できるとは限らなかった。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用いて、リッチ燃焼制御を実行する。これにより、図中の（Ａ）及び（Ｂ）の間の領域、即ち、着火遅れ時間ＩｇＤの延長が少ない領域で燃焼するように還流させる排気ガスの量を制御し、安定したリッチ燃焼を得ることが可能となる。
上記の関係は、次式（１）を用いて表される。
燃焼判定指数Ｋｃｒ＝着火遅れ時間ＩｇＤ×等量比φ／筒内圧力Ｃｐ ・・・（１）
【００３６】
図３は、燃焼判定指数Ｋｃｒと燃焼変動率［％］との関係を示す図である。リッチ燃焼制御時には燃焼状態の変動を伴う。図３に示すように、燃焼変動率が高い場合、失火が発生する可能性がある。また、低セタン価の燃料を用いると標準燃料よりも燃焼変動率が高くなるので失火発生率も高くなる。しかしながら、本実施の形態によれば、燃焼判定指数Ｋｃｒが減少するように還流させる排気ガスの量を制御できる。燃焼判定指数Ｋｃｒが減少するように還流させる排気ガスの量を制御できれば、最終的に図３に示す特性曲線の頂点付近に燃焼判定指数Ｋｃｒを収縮させることができる。したがって、失火の発生を防止して燃焼リッチ化が可能となる。
【００３７】
［実施の形態１の具体的処理］
図４は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１００）。
【００３８】
次に、燃焼リッチ化要求が生じているかが判断される（ステップ１０２）。ＥＣＵ６０は、例えば前回のＮＯｘ吸蔵能力の回復処理実行時からの走行距離や時間が所定値に達した場合に、燃焼リッチ化要求が発生していると判断する。本ステップ１０２において、その要求が生じていないと判断された場合は、そのまま今回の処理サイクルが終了される。
【００３９】
一方、燃焼リッチ化要求が生じていると判断された場合は、リッチ側の目標値としての目標等量比φｔｒｇが設定される（ステップ１０４）。そして、ステップ１００で読み込んだ吸入空気量Ｇａ、燃焼噴射量、スロットル弁開度に基づいて算出した現在の等量比φと、ステップ１０４で設定した目標等量比φｔｒｇとの関係が、φ＜φｔｒｇの条件を満たすか否かが判断される（ステップ１０６）。現在の等量比φは、吸入空気量Ｇａにスロットル弁開度の絞り割合を乗じた値を燃料噴射量で除すことで現在の空燃比を算出し、算出した現在の空燃比で理論空燃比を除すことにより算出される。
【００４０】
そして、φ＜φｔｒｇの条件が成立すると判断された場合には、スロットル弁２４の開度を減少させる（ステップ１０８）。これにより、気筒内に流入する新気の量を低減させる。一方、φ＜φｔｒｇの条件が成立しないと判断された場合には、現在の等量比φがリッチ側にシフトしていると判断できる。この場合は、等量比がリッチ側にシフトし過ぎた結果、失火が発生してしまうことを防止するべく、スロットル弁２４の開度を増加させる（ステップ１１０）。
【００４１】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０が算出される（ステップ１１２）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０は、ステップ１０８又はステップ１１０の処理後の燃焼サイクル時に読み込まれる着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００４２】
燃焼判定指数Ｋｃｒ０の算出後、ＥＧＲ弁３２の開度が増加される（ステップ１１４）。これにより、気筒内に流入する排気ガスの割合が増加される。本ステップ１１４は、現在の燃焼変動率が図３の特性曲線のどの位置にあるかを推定するために実行される処理である。このため、本ステップで、ＥＧＲ弁３２の開度を減少させる処理を実行しても良い。しかしながら、ＥＧＲ弁３２の開度が増加されると、燃焼時の最高温度を下げてＮＯｘの発生量を低減させることができるので、リッチ燃焼制御中に新たに生じたＮＯｘが排気浄化触媒４８の浄化能力の回復を妨げることを防止しつつ上記推定ができる。
【００４３】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒが再度算出される（ステップ１１６）。本ステップ１１６で算出される燃焼判定指数Ｋｃｒは、ステップ１１４の処理後の燃焼サイクル時に読み込まれる着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００４４】
そして、ステップ１１２で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ０と、ステップ１１６で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒとの関係が、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件を満たすか否かが判断される（ステップ１１８）。そして、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立すると判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点方向へシフトしていると判断できるので、そのままステップ１０２に戻る。一方、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立しないと判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点から離れる方向へシフトしていると判断できる。このため、燃焼の変動を抑制して失火の発生を防止するべくＥＧＲ弁３２の開度が減少され（ステップ１２０）、その後、ステップ１０２に戻る。
【００４５】
以上説明したとおり、図４に示すルーチンによれば、等量比φと筒内圧力Ｃｐ（還流させる排気ガスの量）に対する着火遅れ時間ＩｇＤの関係から算出される燃焼判定指数Ｋｃｒを用いて制御できるため、燃料の性状が変わったとしても、失火の発生を防止しつつリッチ燃焼を実現できる。また、図４に示すルーチンによれば、この燃焼判定指数Ｋｃｒを減少させるように制御するため、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できるので、失火の発生を効果的に防止するだけでなく、リッチ燃焼へのシフトを早期に実現できる。更に、図４に示すルーチンによれば、排気ガスの還流によりリッチ燃焼を実現できるので、筒内ポスト噴射や排気添加によるリッチ燃焼に比べて燃費を大幅に改善できると共に、排気エミッションも改善できる。加えて、排気ガスの還流をカットしてアフター噴射するリッチ燃焼に比べても、燃焼変化の少ないリッチ燃焼を実現できる。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態１では、排気浄化触媒４８として、ＤＰＮＲを用いることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、排気浄化触媒４８は、ＮＯｘ吸蔵能力の低下する触媒再生が必要な触媒であれば足り、その要件が満たされる限り他のＮＯｘ吸蔵触媒であってもよい。
【００４７】
なお、上述した実施の形態１においては、筒内圧力センサ３４が前記第１の発明における「着火時間取得手段」に相当している。また、ＥＣＵ６０が、図４のステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「新気量取得手段」及び「燃料噴射量取得手段」が、同ステップ１０６、１０８、１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「スロットル弁開度制御手段」が、同ステップ１１２、１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃焼判定指数取得手段」が、同ステップ１１８からステップ１２０を経由して又はステップ１２０を経由せずにステップ１０２に戻る一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲ弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４８】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、図４のステップ１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「等量比比較手段」が実現されている。
【００４９】
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
次に、図１と共に図５、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現できる。
【００５０】
［実施の形態２の特徴］
実施の形態１のリッチ燃焼制御によれば、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。しかしながら、実際のリッチ燃焼制御の際には、他の要因による影響を受けて燃焼が不安定になることが推定される。特に、気筒内に噴射される燃料性状が異なると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり、燃焼が不安定になり易い。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、リッチ燃焼制御の前に、例えばアイドル状態といった燃焼安定時に予め算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いて、リッチ燃焼制御時の目標等量比φｔｒｇを補正する。これにより、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正することができる。
【００５２】
ところで、補正後の目標等量比φｔｒｇがφｓｔ（φ＝１．０）よりも小さい場合には、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復が図れない。そこで、本実施の形態では、上記の補正を行った結果、補正後の目標等量比φｔｒｇがφｓｔよりも小さい場合に排気系添加あるいは筒内ポスト噴射を実施する。これにより、燃料性状の違いに由来する燃焼安定性の変化分を補正しつつ、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復を図ることができる。
【００５３】
なお、目標等量比φｔｒｇの補正は、目標等量比φｔｒｇに補正係数Ｃｐｔを乗算することにより行う。図５は、この補正係数Ｃｐｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例であり、ＥＣＵ６０の内部に予め記憶されているものとする。
【００５４】
［実施の形態２の具体的処理］
図６は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１２２）。
【００５５】
次に、エンジンがアイドル状態であるか否かが判断される（ステップ１２４）。アイドル状態は、例えば、吸入空気量や、アクセル開度と車速との組み合わせによって判断できる。アイドル状態でないと判断された場合には、ステップ１２２に戻る。一方、アイドル状態であると判断された場合には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が算出される（ステップ１２６）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が、ステップ１２２で読み込まれた着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００５６】
次に、燃焼リッチ化要求が生じているかが判断され（ステップ１２８）、燃焼リッチ化要求が生じていると判断された場合は、リッチ側の目標値としての目標等量比φｔｒｇが設定される（ステップ１３０）。これらステップ１２８、ステップ１３０の処理は、図４のステップ１０２、１０４の処理と同様であるためその説明を省略する。
【００５７】
次に、目標等量比φｔｒｇに補正係数Ｃｐｔを乗算して補正後の目標等量比Φｔｒｇを算出する（ステップ１３２）。上述したように、ＥＣＵ６０の内部には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１と補正係数Ｃｐｔとの関係を定めたマップが記憶されている。このため、ステップ１２６で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１に対応する補正係数Ｃｐｔを読み出し、読み出した補正係数Ｃｐｔをステップ１３０で設定した目標等量比φｔｒｇに乗算する。
【００５８】
そして、ステップ１３２で演算したΦｔｒｇと、φｓｔ（＝１．０）との関係が、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件を満たすか否かが判断される（ステップ１３４）。Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立すると判断された場合には、排気噴射量Ｑａｄが設定される（ステップ１３６）。ＥＣＵ６０には、例えば排気ガス温度と排気噴射量Ｑａｄとの関係を示す噴射量マップが予め記憶されている。このため、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立すると判断された場合には、この噴射量マップを用いて排気噴射量Ｑａｄが設定される。一方、Φｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立しないと判断された場合には、ステップ１３８に進む。
【００５９】
ステップ１３８では、現在の等量比φと、ステップ１３２で演算したΦｔｒｇとの関係が、φ＜Φｔｒｇの条件を満たすか否かが判断される。ここで、現在の等量比φは、ステップ１２８を処理した際の燃料サイクル時に別途読み込まれる吸入空気量Ｇａ、燃焼噴射量、スロットル弁開度に基づいて算出される値である。
【００６０】
そして、φ＜Φｔｒｇの条件が成立すると判断された場合には、スロットル弁２４の開度を減少させる（ステップ１４０）。一方、φ＜Φｔｒｇの条件が成立しないと判断された場合には、スロットル弁２４の開度を増加させる（ステップ１４２）。これらステップ１４０、１４２の処理は、図４のステップ１０８及び１１０の処理と同様であるため詳細は省略する。
【００６１】
次に、燃焼判定指数Ｋｃｒ０が算出され（ステップ１４４）、ＥＧＲ弁３２の開度が増加され（ステップ１４６）、燃焼判定指数Ｋｃｒが再度算出される（ステップ１４８）。これら一連の処理は、図４のステップ１１２、１１４、１１６の処理と同様であるため詳細は省略する。
【００６２】
そして、ステップ１４４で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ０と、ステップ１４８で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒとの関係が、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件を満たすか否かが判断される（ステップ１５０）。そして、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立すると判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点方向へシフトしていると判断できるので、ステップ１５４に進む。一方、Ｋｃｒ＜Ｋｃｒ０の条件が成立しないと判断された場合には、燃焼変動率が図３の特性曲線の頂点から離れる方向へシフトしていると判断できる。このため、燃焼の変動を抑制して失火の発生を防止するべくＥＧＲ弁３２の開度が減少され（ステップ１５２）、その後、ステップ１５４に進む。
【００６３】
ステップ１５４では、ステップ１３６で設定した排気噴射量Ｑａｄが、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件を満たすか否かが判断される。この結果、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件が成立すると判断された場合には、燃料添加弁４６から排気系へ燃料が添加され、又は燃料噴射弁３６からポスト噴射が実施される（ステップ１５６）。なお、排気系添加又はポスト噴射は、燃料噴射弁３６によるメイン噴射とは異なるタイミングで実行される。例えば、メイン噴射から遅角した時期で上死点よりも遅い非着火のタイミングで実行される。
【００６４】
一方、排気噴射量Ｑａｄ＞０の条件が成立しないと判断された場合には、ステップ１３４の処理でΦｔｒｇ＜φｓｔの条件が成立しないと判断された場合であると判断できる。このため、排気系添加やポスト噴射を実行することなくステップ１２８に戻る。
【００６５】
以上説明したとおり、図６に示すルーチンによれば、アイドル状態での燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いてリッチ燃焼制御時の目標等量比φｔｒｇを補正することで、燃料性状に関係なくリッチ燃焼制御時の燃焼を安定化できる。更に、図６に示すルーチンによれば、排気浄化触媒４８の吸蔵能力の回復を図ることもできる。
【００６６】
ところで、上述した実施の形態２においては、添加剤として内燃機関１０で使用する燃料を用いたが、炭化水素（ＨＣ）成分を多く含む添加剤であれば特に限定されない。炭化水素成分を多く含む添加剤は、排気浄化触媒４８の上流側において、高温の排気ガスで熱分解されて多量の炭化水素を生成すると共に排気ガス中の酸素濃度を低下させるので、排気浄化触媒４８の吸蔵能力を効率的に回復できる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態２においては、燃料ポンプ４０、遮断弁４２、燃料通路４４及び燃料添加弁４６が前記第３の発明における「添加剤供給手段」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４、１２６、１３２の処理を実行することにより前記第３の発明における「目標等量比補正手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第３の発明における「等量比条件判定手段」が、同ステップ１３６、１５４、１５６の処理を実行することにより前記第３の発明における「等量比制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
また、上述した実施の形態２においては、燃料噴射弁３６、コモンレール３８及び燃料ポンプ４０が前記第４の発明における「燃料噴射手段」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４、１２６、１３２の処理を実行することにより前記第４の発明における「目標等量比補正手段」が、同ステップ１３４の処理を実行することにより前記第４の発明における「等量比条件判定手段」が、同ステップ１３６、１５４、１５６の処理を実行することにより前記第４の発明における「等量比制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６９】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が図６のステップ１２４の処理を実行することにより前記第５の発明における「運転条件判定手段」が、同ステップ１３２の処理を実行することにより前記第５の発明における「等量比補正係数演算手段」が、それぞれ実現されている。
【００７０】
実施の形態３．
［実施の形態３の構成］
次に、図１と共に図７、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現できる。
【００７１】
［実施の形態３の特徴］
実施の形態１のリッチ燃焼制御によれば、燃焼が安定な方向を選んでリッチ燃焼を実現できる。しかしながら、図２の説明の際に既に述べたように、気筒内に噴射される燃料性状が異なると、着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり、燃焼が不安定になり易い。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、リッチ燃焼制御の前に、例えばアイドル状態といった燃焼安定時に予め算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いて、ＶＶＴ５２のベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇを補正する。内燃機関１０においては、吸気行程において吸気弁（図示せず）が開弁し、筒内に空気が吸入される。通常は、ピストンが下死点ＢＤＣ近傍に位置する時点で吸気弁が閉じられて圧縮行程が開始される。これに対して、吸気弁の閉弁時期が下死点ＢＤＣ後の領域で遅角されると、筒内に一端吸入された空気が吸気系に逆流することから、筒内空気量が減少し、実圧縮比が低下する事態が生ずる。逆に、吸気弁の閉弁時期が下死点ＢＤＣ後の領域で進角されると、実圧縮比が上昇する。したがって、例えば着火遅れ時間ＩｇＤが長くなり易い低セタン価燃料を用いる場合には、吸気弁の閉弁時期を下死点ＢＤＣ後の領域で進角させる。これにより、実圧縮比を上げて燃焼の安定化を図ることができる。一方、例えば、標準燃料よりも高セタン価の燃料を用いる場合には、比較的着火しやすいことから吸気弁の閉弁時期を遅角させる。これにより、実圧縮比を下げて燃焼の安定化を図ることができる。
【００７３】
なお、ＶＶＴ５２のベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇの補正は、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに補正係数Ｃｖｖｔを乗算することにより行う。図７は、この補正係数Ｃｖｖｔと燃焼判定指数Ｋｃｒ１との関係を定めたマップの一例であり、ＥＣＵ６０の内部に予め記憶されているものとする。
【００７４】
［実施の形態３の具体的処理］
図８は、本実施の形態においてＥＣＵ６０が実行する処理の内容を説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンでは、先ず、各種センサからエンジン回転数、吸入空気量、燃焼噴射量、スロットル弁開度、油温などの現在の運転条件に関する種々のパラメータが読み込まれる（ステップ１５８）。
【００７５】
次に、エンジンがアイドル状態であるか否かが判断される（ステップ１６０）。本ステップ１６０の処理は、図６のステップ１２４と同様である。アイドル状態でないと判断された場合には、ステップ１５８に戻る。一方、アイドル状態であると判断された場合には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が算出される（ステップ１６２）。具体的に、燃焼判定指数Ｋｃｒ１が、ステップ１５８で読み込まれた着火遅れ時間ＩｇＤ、等量比φ、及び筒内圧力Ｃｐを上式（１）に適用することで算出される。
【００７６】
次に、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇが設定される（ステップ１６４）。ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇは、例えば基本燃料噴射量と回転数に応じて予め設定される。そして、ベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに補正係数Ｃｖｖｔを乗算して補正後のＶｔａｎｇを算出する（ステップ１６６）。上述したように、ＥＣＵ６０の内部には、燃焼判定指数Ｋｃｒ１と補正係数Ｃｖｖｔとの関係を定めたマップが記憶されている。このため、ステップ１６２で算出した燃焼判定指数Ｋｃｒ１に対応する補正係数Ｃｖｖｔを読み出し、読み出した補正係数Ｃｖｖｔをステップ１６４で設定したベースＶＶＴ進角値ＶＴａｎｇに乗算する。
【００７７】
以上説明したとおり、図８に示すルーチンによれば、アイドル状態での燃焼判定指数Ｋｃｒ１を用いてベースＶＶＴ進角値を補正することで、燃料性状に関係なくリッチ燃焼制御時の燃焼を安定化できる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態３においては、ＶＶＴ５２が前記第６の発明における「可変動弁機構」に該当する。また、ＥＣＵ６０が図８のステップ１６０、１６２、１６６の処理を実行することにより前記第６の発明における「閉弁時期補正手段」が実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が図８のステップ１６０の処理を実行することにより前記第７の発明における「運転条件判定手段」が、同ステップ１６６の処理を実行することにより前記第７の発明における「閉弁時期補正係数演算手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 内燃機関
２２ エアフロメータ
２４ スロットル弁
３２ ＥＧＲ弁
３４ 筒内圧力センサ
３６ 燃料噴射弁
３８ コモンレール
４０ 燃料ポンプ
４２ 遮断弁
４４ 燃料通路
４６ 燃料添加弁
４８ 排気浄化触媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
前記内燃機関の気筒内に流入する新気の量を取得する新気量取得手段と、
前記気筒内に噴射される燃料の噴射量を取得する燃料噴射量取得手段と、
前記気筒内の燃料が噴射の後着火するまでの着火時間を取得する着火時間取得手段と、
前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを接続する通路に設けられたＥＧＲ弁と、
等量比の増加要求があった場合に、増加側の目標値として設定する目標等量比に応じて前記スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記新気量及び前記噴射量を用いて求まる等量比、前記筒内圧並びに前記着火時間を演算することで求まる燃焼判定指数を一定のサイクルで取得する燃焼判定指数取得手段と、
前記燃焼判定指数が低下するように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記スロットル弁開度制御手段は、
前記増加要求タイミングでの前記等量比と、前記目標等量比とを比較する等量比比較手段を備え、
前記増加要求タイミングでの前記等量比が前記目標等量比よりも小さい場合には、前記新気量を減少させるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記基本等量比が前記目標等量比よりも大きい場合には、前記新気量を増加させるように前記スロットル弁の開度を制御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。
【請求項３】
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ、前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を前記排気通路に供給する添加剤供給手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記添加剤供給手段を制御する等量比制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記気筒内に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する等量比制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記目標等量比補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を、前記目標等量比に乗算する等量比補正係数演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構と、
噴射される燃料の性状に応じて前記閉弁時期を補正する閉弁時期補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記閉弁時期補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を前記閉弁時期に演算する閉弁時期補正係数演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
前記内燃機関の気筒内に流入する新気の量を取得する新気量取得手段と、
前記気筒内に噴射される燃料の噴射量を取得する燃料噴射量取得手段と、
前記気筒内の燃料が噴射の後着火するまでの着火時間を取得する着火時間取得手段と、
前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記内燃機関の排気通路と前記吸気通路とを接続する通路に設けられたＥＧＲ弁と、
等量比の増加要求があった場合に、増加側の目標値として設定する目標等量比に応じて前記スロットル弁の開度を制御するスロットル弁開度制御手段と、
前記新気量及び前記噴射量を用いて求まる等量比、前記筒内圧並びに前記着火時間を演算することで求まる燃焼判定指数を一定のサイクルで取得する燃焼判定指数取得手段と、
前記燃焼判定指数が低下するように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記スロットル弁開度制御手段は、
前記増加要求タイミングでの前記等量比と、前記目標等量比とを比較する等量比比較手段を備え、
前記増加要求タイミングでの前記等量比が前記目標等量比よりも小さい場合には、前記新気量を減少させるように前記スロットル弁の開度を制御し、前記基本等量比が前記目標等量比よりも大きい場合には、前記新気量を増加させるように前記スロットル弁の開度を制御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。
【請求項３】
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられ、前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を前記排気通路に供給する添加剤供給手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記添加剤供給手段を制御する等量比制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する機能を有する触媒と、
前記気筒内に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
噴射される燃料の性状に応じて前記目標等量比を補正する目標等量比補正手段と、
補正後の前記目標等量比が１よりも小さいか否かに関する所定の等量比条件の成否を判定する等量比条件判定手段と、
前記所定の等量比条件が成立する場合に、前記増加要求タイミングでの前記等量比が１よりも大きくなるように前記燃料噴射手段を制御する等量比制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記目標等量比補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を、前記目標等量比に乗算する等量比補正係数演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構と、
噴射される燃料の性状に応じて前記閉弁時期を補正する閉弁時期補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記閉弁時期補正手段は、
燃料の性状に応じて設定した補正係数と、燃焼判定指数との関係を定めたマップと、
内燃機関の燃焼が安定する所定の運転条件の成否を判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件が成立する場合に、前記運転条件の成立タイミングでの前記燃焼判定指数を前記マップに適用して得られた補正係数を前記閉弁時期に演算する閉弁時期補正係数演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５２６２９（Ｐ２０１１−５２６２９Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３７００（Ｐ２００９−２０３７００）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]