(57)【要約】【課題】実際の燃焼状態に応じて目標ＥＧＲ率を設定することによって、ＥＧＲを適切に制御でき、それにより、排ガス特性の向上や燃焼音の抑制を実現することができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供する。【解決手段】設定した目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤに基づいてＥＧＲを制御する内燃機関３のＥＧＲ制御装置１であって、筒内圧ＰＣＹＬを用いて検出された気筒３ｂ内の燃焼状態を表す実着火遅れＳＦＡＣＴと、設定された目標着火遅れＳＦＣＭＤとの偏差を着火遅れ偏差ＤＳＦとして算出し、着火遅れ偏差ＤＳＦが所定のしきい値ＤＳＦＲＥＦよりも小さいときに実着火遅れＳＦＡＣＴが目標着火遅れＳＦＣＭＤになるように目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを設定し、着火遅れ偏差ＤＳＦがしきい値ＤＳＦＲＥＦ以上のときに目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを所定の上限値ＥＧＲＬＭＴに設定する目標ＥＧＲ率設定手段２を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒から排気系に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置を有する内燃機関において、設定した目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲを制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置であって、
前記気筒内の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を用いて、前記気筒内の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータを検出する燃焼状態パラメータ検出手段と、
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、
当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記燃焼状態パラメータの目標となる目標燃焼状態パラメータを設定する目標燃焼状態パラメータ設定手段と、
前記検出された燃焼状態パラメータと前記設定された目標燃焼状態パラメータとの偏差を、燃焼状態パラメータ偏差として算出する燃焼状態パラメータ偏差算出手段と、
当該算出された燃焼状態パラメータ偏差が所定のしきい値よりも小さいときに、前記燃焼状態パラメータが前記目標燃焼状態パラメータになるように前記目標ＥＧＲ率を設定し、前記燃焼状態パラメータ偏差が前記しきい値以上のときに、前記目標ＥＧＲ率を所定の上限値に設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
前記燃焼状態パラメータ偏差に応じて、前記設定された燃料噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
前記上限値は、燃焼状態の変動状態を表す燃焼変動率が所定値を超えない範囲のＥＧＲ率の最大値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
前記燃焼状態パラメータには、前記気筒内に噴射された燃料の着火時期、前記気筒内に噴射された燃料の噴射時期から前記着火時期までの着火遅れ期間、および、前記気筒内の圧力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に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒から排気系に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置を有する内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のＥＧＲ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ＥＧＲ制御装置は、気筒内の圧力を筒内圧として検出する筒内圧センサを備え、検出された筒内圧に基づいて、燃焼タイミングを表す燃焼圧特性値として、例えば、着火遅れ期間を算出するとともに、内燃機関の運転状態に応じて、目標着火遅れ期間を設定する。そして、算出した着火遅れ期間が、目標着火遅れ期間になるようにＥＧＲ率を制御する。
【０００３】
しかし、このようなＥＧＲ制御装置において、例えば、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられるとともに、ＥＧＲクーラが劣化した場合には、次のような問題が生じる。すなわち、ＥＧＲガスは、その温度が上昇するのに伴い、ＥＧＲガスの密度が減少することで、その体積が同じであっても、ＥＧＲガス量が減少するという特性を有する。このため、ＥＧＲクーラが劣化するのに伴い、冷却効率が低下し、ＥＧＲガスの温度が上昇すると、上述した特性によって、吸気系に流入する実質的なＥＧＲガス量が不足し、それにより、着火遅れ期間が目標着火遅れ期間よりも短くなる。そして、このような状況が生じると、従来のＥＧＲ制御装置では、着火遅れ期間が目標着火遅れ期間になるように、ＥＧＲガス量を増大させるように制御するため、ＥＧＲ率が過大になるとともに、吸気系に流入する吸気量が過度に減少し、燃焼が不安定になるおそれがある。
【０００４】
このような不具合を解消するために、例えば、ＥＧＲ率を所定の上限値を超えないように制限することが考えられる。しかし、実際のＥＧＲ率を求めるためには、例えば、エアフロセンサや過給圧センサなどの検出値を用いて、間接的に推定せざるを得ないので、これらのセンサの量産のバラツキや劣化の影響により、ＥＧＲ率を精度良く求めることができない。あるいは、ＥＧＲ率を精度良く求めることができたとしても、気筒内の燃焼状態は様々な要因により変化するので、ＥＧＲ率を上限値で一律に制限した場合、ＥＧＲガス量の不足によって、ＮＯｘ量が増大したり、逆に、ＥＧＲガス量が過剰になることで、燃焼が不安定になり、ＨＣやＣＯなどの未燃ガス成分が多量に排出されたりすることによって、排ガス特性の悪化や燃焼音の増大などが生じる。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、実際の燃焼状態に応じて目標ＥＧＲ率を設定することによって、ＥＧＲを適切に制御でき、それにより、排ガス特性の向上や燃焼音の抑制を実現することができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４８７０３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒３ｂから排気系に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置８を有する内燃機関３において、設定した目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤに基づいてＥＧＲを制御する内燃機関３のＥＧＲ制御装置１であって、気筒３ｂ内の圧力を筒内圧ＰＣＹＬとして検出する筒内圧検出手段（実施形態における（以下、本項において同じ）筒内圧センサ３１）と、検出された筒内圧ＰＣＹＬを用いて、気筒３ｂ内の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータ（実着火時期ＴＦＡＣＴ、実着火遅れＳＦＡＣＴ）を検出する燃焼状態パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、筒内圧センサ３１）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する運転状態検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ３２、アクセル開度センサ３３）と、検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃焼状態パラメータの目標となる目標燃焼状態パラメータ（目標燃料噴射時期ＴＩＣＭＤ、目標着火時期ＴＦＣＭＤ、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤ、目標着火遅れＳＦＣＭＤ）を設定する目標燃焼状態パラメータ設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１０、ステップ１１、ステップ１３、図６のステップ３０）と、検出された燃焼状態パラメータと設定された目標燃焼状態パラメータとの偏差を、燃焼状態パラメータ偏差（着火時期偏差ＤＴＦ、着火遅れ偏差ＤＳＦ）として算出する燃焼状態パラメータ偏差算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１４、図６のステップ３３）と、燃焼状態パラメータ偏差が所定のしきい値ＤＳＦＲＥＦよりも小さいときに、燃焼状態パラメータが目標燃焼状態パラメータになるように目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを設定し、燃焼状態パラメータ偏差がしきい値ＤＳＦＲＥＦ以上のときに、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを所定の上限値ＥＧＲＬＭＴに設定する目標ＥＧＲ率設定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３８、ステップ４０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関のＥＧＲ制御装置によれば、筒内圧検出手段によって、検出された筒内圧を用いて、気筒内の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータが検出される。また、検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃焼状態パラメータの目標となる目標燃焼状態パラメータが設定される。さらに、燃焼状態パラメータと目標燃焼状態パラメータとの偏差が、燃焼状態パラメータ偏差として算出される。また、目標ＥＧＲ率設定手段により、燃焼状態パラメータ偏差が所定のしきい値よりも小さいときには、燃焼状態パラメータが目標燃焼状態パラメータになるように、目標ＥＧＲ率が設定される。このように、検出された筒内圧を用いて燃焼状態パラメータを算出するので、各種センサの検出値からＥＧＲ率を間接的に算出する場合と異なり、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反映する。したがって、算出された燃焼状態パラメータと目標燃焼状態パラメータの偏差に応じて、目標ＥＧＲ率を適切に設定することができる。
【０００９】
また、目標ＥＧＲ率設定手段は、燃焼状態パラメータ偏差が所定のしきい値以上のときに、目標ＥＧＲ率を所定の上限値に設定する。このように、燃焼状態パラメータ偏差が所定のしきい値以上のとき、つまり目標燃焼状態パラメータに対する燃焼状態パラメータの乖離度合が高いときに、目標ＥＧＲ率を所定の上限値に設定し、制限することにより、燃焼状態パラメータが目標燃焼状態パラメータに対して、それ以上乖離することを回避することができる。例えば、ＥＧＲクーラの劣化などにより、吸気系に還流するＥＧＲガス量が不足した場合、その不足を補うために目標ＥＧＲ率が増大側に設定されるのに伴い、燃焼状態が不安定になるような場合でも、目標ＥＧＲ率を上限値に設定することによって、燃焼状態がそれ以上、不安定になることを防ぎ、ＨＣやＣＯ等の未燃ガス成分が多量に排出され、排ガス特性が悪化することを回避することができる。  
【００１０】
以上のように、本発明によれば、実際の燃焼状態に応じて目標ＥＧＲ率を適切に設定でき、それに基づきＥＧＲ制御を適切に行うことができる。したがって、排ガス特性の向上や燃焼音の抑制を実現することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射時期（目標燃料噴射時期ＴＩＣＭＤ）を設定する燃料噴射時期設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１０）と、燃焼状態パラメータ偏差（目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの差）に応じて、設定された燃料噴射時期を補正する燃料噴射時期補正手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１４〜１６）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射時期を設定するとともに、燃焼状態パラメータ偏差に応じて、燃料噴射時期を補正する。ＥＧＲガス量が不足することによって、良好な燃焼状態を維持できないおそれがあるときには、燃焼状態パラメータ偏差に応じて、燃料噴射時期の補正を行うことで、ＥＧＲガス量が不足している状態でも、良好な燃焼状態を確保することができ、それにより、ＥＧＲガス量の不足による排ガス特性や燃焼音の悪化を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、上限値ＥＧＲＬＭＴは、燃焼状態の変動状態を表す燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦを超えない範囲のＥＧＲ率の最大値であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、目標ＥＧＲ率の上限値は、燃焼変動率が所定値を超えない範囲のＥＧＲ率の最大値に設定される。したがって、燃焼状態が不安定になるのを確実に防止できるとともに、燃焼状態が不安定にならない範囲内で、ＥＧＲガス量を最大限、確保することができ、それにより、燃焼温度およびＮＯｘ量を確実に抑制することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、燃焼状態パラメータには、気筒内に噴射された燃料の着火時期（実着火時期ＴＦＡＣＴ）、気筒内に噴射された燃料の噴射時期から着火時期までの着火遅れ期間（実着火遅れＳＦＡＣＴ）、および、気筒内の圧力の変化率（筒内圧変化率ｄＰＣＹＬ）の少なくとも１つが含まれることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、燃焼状態パラメータとして、気筒内に供給された燃料の着火時期、燃料噴射時期から着火時期までの着火遅れ期間、および、気筒内の圧力の変化率の少なくとも１つが用いられる。これらのパラメータはいずれも、気筒内の燃焼状態と密接な相関関係を有するので、これらの少なくとも１つを燃焼状態パラメータとして用いることにより、燃焼状態パラメータに応じた目標ＥＧＲ率の設定や燃料噴射時期の補正を、適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、ＥＧＲ制御装置１（図２参照）を適用した内燃機関３を概略的に示している。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、例えば直列４気筒タイプのディーゼルエンジンである。
【００１８】
エンジン３のシリンダヘッド３ａには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、気筒３ｂ内のピストン３ｃに臨むように取り付けられている。
【００１９】
このインジェクタ６は、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。この高圧ポンプは、燃料タンクの燃料を、高圧に昇圧した後、コモンレールを介してインジェクタ６に送り、インジェクタ６はこの燃料を気筒３ｂ内に噴射する。インジェクタ６の燃料噴射量および燃料噴射時期ＴＩは、後述するＥＣＵ２によって制御される。
【００２０】
また、インジェクタ６には、筒内圧センサ３１が一体に取り付けられている。この筒内圧センサ３１は、リング状の圧電素子で構成されており、気筒３ｂ内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰＶを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この筒内圧変化量ＤＰＶに基づき、気筒３ｂ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを算出する。                        
【００２１】
エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ（図示せず）が取り付けられており、このマグネットロータとＭＲＥピックアップ（図示せず）によって、クランク角センサ３２が構成されている。このクランク角センサ３２は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、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を求める。ＴＤＣ信号は、各気筒３ｂにおいて、ピストン３ｃが吸気行程開始時の上死点付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のような４気筒タイプの場合には、クランク角度１８０°ごとに出力される。
【００２２】
また、エンジン３には気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒３ｂ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、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づいて、各気筒３ｂにおけるクランク角ＣＡを算出する。具体的には、このクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時に０にリセットされ、ＣＲＫ信号の発生ごとにインクリメントされる。
【００２３】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３３が接続されている。アクセル開度センサ３３は、図示しないアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出し、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２４】
さらに、エンジン３には、ＥＧＲ管８ａおよびＥＧＲ制御弁８ｂを有するＥＧＲ装置８が設けられている。ＥＧＲ管８ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気管４のスロットル弁（図示せず）よりも下流側と排気管５の過給機（図示せず）よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管８ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流することにより、気筒３ｂ内の燃焼温度が低下し、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００２５】
上記のＥＧＲ制御弁８ｂは、ＥＧＲ管８ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＬＡＣＴが、ＥＣＵ２からの駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガスの量（以下、単に「ＥＧＲガス量」という）が制御される。ＥＧＲ制御弁８ｂのバルブリフト量ＬＡＣＴは、バルブリフト量センサ３４によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２６】
また、ＥＧＲ装置８には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置９が設けられている。このＥＧＲ冷却装置９は、バイパス通路９ａと、ＥＧＲ通路切換弁９ｂと、ＥＧＲ管８ａのＥＧＲ制御弁８ｂよりも下流側に設けられたＥＧＲクーラ９ｃを有している。このバイパス通路９ａは、ＥＧＲ管８ａのＥＧＲ制御弁８ｂよりも下流側に、ＥＧＲクーラ９ｃをバイパスするように設けられており、上記のＥＧＲ通路切換弁９ｂはバイパス通路９ａの分岐部に取り付けられている。ＥＧＲ通路切替弁９ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管８ａのＥＧＲ通路切替弁９ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管８ａ側とバイパス通路９ａ側に選択的に切り換える。
【００２７】
以上により、ＥＧＲ通路切換弁９ｂがバイパス通路９ａ側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路９ａに通され、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ９ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。
【００２８】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ３１〜３４からの検出信号は、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。ＥＣＵ２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に従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、ＥＧＲ装置８を含むエンジン３の動作を制御する。
【００２９】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、筒内圧検出手段、運転状態検出手段、燃焼状態パラメータ検出手段、目標燃焼状態パラメータ設定手段、燃焼状態パラメータ偏差算出手段、目標ＥＧＲ率設定手段、燃料噴射時期設定手段、および燃料噴射時期補正手段に相当する。以下、ＥＣＵ２で実行される各種の処理について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する処理は各気筒３ｂごとに実行される。
【００３０】
図３は、ＥＧＲ制御処理のメインフローを示している。本処理は、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して、各気筒３ｂごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、燃料噴射時期ＴＩを算出する。図４は、そのサブルーチンを示す。まず、ステップ１０では、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標燃料噴射時期ＴＩＣＭＤを算出する。この要求トルク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。
【００３１】
次に、目標着火時期ＴＦＣＭＤを算出する（ステップ１１）。この目標着火時期ＴＦＣＭＤは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥ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。
【００３２】
次に、実着火時期ＴＦＡＣＴを算出する（ステップ１２）。この実着火時期ＴＦＡＣＴの算出は、次のようにして行われる。
【００３３】
まず、筒内圧センサ３１で検出された筒内圧ＰＣＹＬを用い、次式（１）に従って、クランク角度１°当たりの熱発生量である熱発生率ｄＱθを算出する。
ｄＱθ＝（κ・ＰＣＹＬ・１０００・ｄＶθ＋ｄＰＣＹＬ・１０００・Ｖθ）
／（κ−１）                                            ・・・（１）
ｄＱθ：熱発生率
κ：混合気の比熱比
ＰＣＹＬ：筒内圧
ｄＶθ：筒内容積変化率
ｄＰＣＹＬ：筒内圧変化率
Ｖθ：筒内容積
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、筒内圧変化率ｄＰＣＹＬは、筒内圧ＰＣＹＬの今回値と前回値との差であり、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。
【００３４】
この熱発生率ｄＱθを積分することによって、気筒３ｂにおける燃焼の開始時からの熱発生量を算出するとともに、順次、記憶する。そして、燃焼の終了時に算出された熱発生量を総熱発生量とするとともに、記憶された複数の熱発生量のうち、総熱発生量の１／２に相当する熱発生量が得られているときのクランク角ＣＡを、実着火時期ＴＦＡＣＴとして算出する。
【００３５】
次に、ステップ１３において、目標着火時期ＴＦＣＭＤに後述する燃料噴射時期補正項ＣＴＩを加算することによって、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤを算出する。
【００３６】
次に、補正後目標着火時期ＣＴＦＣＭＤと実着火時期ＴＦＡＣＴとの差を、着火時期偏差ＤＴＦとして算出する（ステップ１４）。
【００３７】
次に、燃料噴射時期フィードバック補正項ＣＦＢＩを算出する（ステップ１５）。図５は、そのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、ステップ２１〜２４において、次式（２）〜（５）に示すＰＩＤ制御アルゴリズムにより、比例項ＦＢＩＰ、積分項ＦＢＩＩおよび微分項ＦＢＩＤを算出するとともに、算出されたこれらの値を互いに加算することによって、燃料噴射時期フィードバック補正項ＣＦＢＩを算出する。
ＦＢＩＰ（ｋ）＝ＫＰ１（ｋ）・ＤＴＦ（ｋ）                        ・・・（２）
ＦＢＩＩ（ｋ）＝ＫＩ１（ｋ）・ＤＴＦ（ｋ）＋ＦＢＩＩ（ｋ−１）    ・・・（３）
ＦＢＩＤ（ｋ）＝ＫＤ１（ｋ）・｛ＤＴＦ（ｋ）−ＤＴＦ（ｋ−１）｝  ・・・（４）
ＣＦＢＩ（ｋ）＝ＦＢＩＰ（ｋ）＋ＦＢＩＩ（ｋ）＋ＦＢＩＤ（ｋ）    ・・・（５）
なお、ＫＰ１、ＫＩ１およびＫＤ１は、それぞれ比例項ゲイン、積分項ゲインおよび微分項ゲインである。
【００３８】
これらの式（２）〜（５）において、記号（ｋ）付きの各離散データは、所定の制御周期ΔＴでサンプリングまたは算出された離散データであることを示しており、記号ｋは各離散データのサンプリングまたは算出サイクルの順序を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングでサンプリングまたは算出された値であることを示し、記号ｋ−１は前回の制御タイミングでサンプリングまたは算出された値であることを示している。この点は以下の数式においても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）などを適宜、省略する。
【００３９】
図４に戻り、前記ステップ１５に続くステップ１６では、目標噴射時期ＴＩＣＭＤに燃料噴射時期フィードバック補正項ＣＦＢＩを加算することによって、燃料噴射時期ＴＩを算出し、本処理を終了する。
【００４０】
図３に戻り、前記ステップ１に続くステップ２では、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを設定する。この目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤは、最終的な目標ＥＧＲ率として用いられるものであり、それに基づくＥＣＵ２からの駆動信号によって、ＥＧＲ制御弁８ｂのバルブリフト量ＬＡＣＴが制御される。
【００４１】
目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤは、図６のサブルーチンに従って算出される。まず、ステップ３０において、目標着火遅れＳＦＣＭＤを算出する。この目標着火遅れＳＦＣＭＤは、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥ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。
【００４２】
次に、要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥ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率の基本値ＫＥＧＲＢＡＳＥを算出する（ステップ３１）。
【００４３】
次に、ステップ３２において、実着火遅れＳＦＡＣＴを算出する。実着火遅れＳＦＡＣＴは、図３のステップ１で算出された燃料噴射時期ＴＩから図４のステップ１２で算出された実着火時期ＴＦＡＣＴを減算することによって、算出される。
【００４４】
次に、実着火遅れＳＦＡＣＴと目標着火遅れＳＦＣＭＤとの差を、着火遅れ偏差ＤＳＦとして算出する（ステップ３３）。
【００４５】
次に、ステップ３４において、着火遅れ偏差ＤＳＦが所定のしきい値ＤＳＦＲＥＦよりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＤＳＦ＜ＤＳＦＲＥＦのときには、燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰを算出する（ステップ３５）。
【００４６】
この燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰは、複数の燃焼サイクルで算出された図示平均有効圧力ＩＭＥＰの標準偏差をその平均値で除することによって算出されるものであり、燃焼状態の不安定度合を表す。図示平均有効圧力ＩＭＥＰは、筒内圧センサ３１で検出された筒内圧変化量ＤＰＶを用いて算出される。
【００４７】
次に、算出した燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ３６）。この判別結果がＹＥＳで、ＣＯＶ＿ＩＭＥＰ＜ＣＯＶ＿ＲＥＦのときには、ＥＧＲフィードバック補正項ＣＦＢＥＧＲを算出する（ステップ３７）。図７は、そのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、ステップ５１〜５４において、次式（６）〜（９）に示すＰＩＤ制御アルゴリズムにより、比例項ＦＢＥＧＲＰ、積分項ＦＢＥＧＲＩおよび微分項ＦＢＥＧＲＤを算出するとともに、算出されたこれらの値を互いに加算することによって、燃料噴射時期フィードバック補正項ＣＦＢＥＧＲを算出する。
ＦＢＥＧＲＰ（ｋ）＝ＫＰ２（ｋ）・ＤＳＦ（ｋ）                    ・・・（６）
ＦＢＥＧＲＩ（ｋ）＝ＫＩ２（ｋ）・ＤＳＦ（ｋ）＋ＦＢＥＧＲＩ（ｋ−１）
・・・（７）
ＦＢＥＧＲＤ（ｋ）＝ＫＤ２（ｋ）・｛ＤＳＦ（ｋ）−ＤＳＦ（ｋ−１）｝
・・・（８）
ＣＦＢＥＧＲ（ｋ）＝ＦＢＥＧＲＰ（ｋ）＋ＦＢＥＧＲＩ（ｋ）＋ＦＢＥＧＲＤ（ｋ）
・・・（９）
なお、ＫＰ２、ＫＩ２およびＫＤ２は、それぞれ比例項ゲイン、積分項ゲインおよび微分項ゲインである。
【００４８】
図６に戻り、前記ステップ３７に続くステップ３８では、目標ＥＧＲ率の基本値ＫＥＧＲＢＡＳＥにＥＧＲフィードバック補正項ＣＦＢＥＧＲを加算することによって、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを算出し、本処理を終了する。
【００４９】
一方、ステップ３４の判別結果がＮＯで、着火遅れ偏差ＤＳＦがしきい値ＤＳＦＲＥＦ以上のときには、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを所定の上限値ＥＧＲＬＭＴに設定し（ステップ４０）、本処理を終了する。
【００５０】
この上限値ＥＧＲＬＭＴは、燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦを超えない範囲のＥＧＲ率の最大値に相当するものであり、あらかじめ実験によって求められている。
【００５１】
また、ステップ３６の判別結果がＮＯで、燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦ以上のときには、前述したステップ４０を実行することによって、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを上限値ＥＧＲＬＭＴに設定し、本処理を終了する。
【００５２】
図３に戻り、前記ステップ２に続くステップ３では、図４のステップ１３において目標着火時期ＴＦＣＭＤを補正するのに用いられる燃料噴射時期補正項ＣＴＩを算出する。図８は、そのサブルーチンを示す。まず、ステップ６０において、目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの差が第２のしきい値ＤＳＦＲＥＦ２よりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、（ＳＦＣＭＤ−ＳＦＡＣＴ）＞ＤＳＦＲＥＦ２のときには、目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの差に応じ、図９に示すマップを検索することによって、燃料噴射時期補正項ＣＴＩを算出し（ステップ６１）、本処理を終了する。
【００５３】
このマップにおいて、目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの差が大きいほど、燃料噴射時期補正項ＣＴＩはより大きな値に、すなわち、燃料噴射時期がより遅角側になるように設定されている。
【００５４】
一方、ステップ６０の判別結果がＮＯで、（ＳＦＣＭＤ−ＳＦＡＣＴ）≦ＤＳＦＲＥＦ２のときには、燃料噴射時期補正項ＣＴＩを０に設定し（ステップ６２）、本処理を終了する。
【００５５】
なお、上述したような目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを上限値ＥＧＲＬＭＴに制限する制御は、次の（Ａ）〜（Ｄ）の条件の少なくとも１つが成立しているときには、着火時期がもともと安定しないため、行われない。
（Ａ）エンジン水温が高いとき
（Ｂ）エンジン水温が低いとき
（Ｃ）高地などで過給圧が目標値に達しないとき
（Ｄ）給油直後のとき
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、着火遅れ偏差ＤＳＦがしきい値ＤＳＦＲＥＦ以上のとき（ステップ３４：ＮＯ）、すなわち実着火時期ＴＦＡＣＴが目標着火時期ＴＦＣＭＤに対して遅くなりすぎているときに、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを上限値ＥＧＲＬＭＴに設定する（ステップ４０）ことにより、実着火時期ＴＦＡＣＴがそれ以上遅くなることを回避することができる。このため、例えば、ＥＧＲクーラ９ｃの劣化などにより、吸気管４に還流するＥＧＲガス量が不足した場合、その不足を補うために目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤが増大側に設定されるのに伴い、燃焼状態が不安定になるような場合でも、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを上限値ＥＧＲＬＭＴに設定することによって、燃焼状態がそれ以上、不安定になることを防ぎ、ＨＣやＣＯ等の未燃ガス成分が多量に排出され、排ガス特性が悪化することを回避することができる。  
【００５７】
また、燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦ以上のとき（ステップ３６：ＮＯ）、すなわち、実際の燃焼状態の安定度合が低いときに、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤを上限値ＥＧＲＬＭＴに設定するので、燃焼状態の悪化を確実に回避することができる。
【００５８】
さらに、上限値ＥＧＲＬＭＴは、燃焼変動率ＣＯＶ＿ＩＭＥＰが所定値ＣＯＶ＿ＲＥＦを超えない範囲のＥＧＲ率の最大値に設定されているので、燃焼状態が不安定になるのを確実に防止できるとともに、燃焼状態が不安定にならない範囲内で、ＥＧＲガス量を最大限、確保することができ、それにより、燃焼温度およびＮＯｘ量を確実に抑制することができる。
【００５９】
また、目標着火遅れＳＦＣＭＤと実着火遅れＳＦＡＣＴとの差が第２しきい値ＤＳＦＲＥＦ２よりも大きいときには（ステップ６０：ＹＥＳ）、（ＳＦＣＭＤ−ＳＦＡＣＴ）に応じて、燃料噴射時期補正項ＣＴＩを算出し（ステップ６１）、算出された燃料噴射時期補正項ＣＴＩを用いて、燃料噴射時期を遅角側に補正する（ステップ１３）。これにより、ＥＧＲガス量が不足している状態でも、良好な燃焼状態を得ることができ、ＥＧＲガス量の不足による排ガス特性や燃焼音の悪化を抑制することができる。
【００６０】
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、目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤの設定や燃料噴射時期ＴＩの補正に用いられる燃焼状態パラメータとして、実着火遅れＳＦＡＣＴを用いているが、これに代えて、またはこれに加えて、実着火時期ＴＦＡＣＴや筒内圧変化率ｄＰＣＹＬなどを用いてもよい。同様に、実施形態では、燃料噴射時期ＴＩを算出する際の燃焼状態パラメータとして、実着火時期ＴＦＡＣＴを用いているが、これに代えて、またはこれに加えて、実着火遅れＳＦＡＣＴや筒内圧変化率ｄＰＣＹＬなどを用いてもよい。
【００６１】
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態によるＥＧＲ制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】ＥＧＲ制御装置のブロック図である。
【図３】ＥＧＲ制御処理のメインフローを示すフローチャートである。
【図４】燃料噴射時期ＴＩの算出処理を示すサブルーチンである。
【図５】燃料噴射時期フィードバック補正項ＣＦＢＩの算出処理を示すサブルーチンである。
【図６】目標ＥＧＲ率ＫＥＧＲＣＭＤの算出処理を示すサブルーチンである。
【図７】ＥＧＲフィードバック補正項ＣＦＢＥＧＲの算出処理を示すサブルーチンである。
【図８】燃料噴射時期補正項ＣＴＩの算出処理を示すサブルーチンである。
【図９】燃料噴射時期補正項ＣＴＩを設定するためのマップである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ＥＧＲ制御装置
２  ＥＣＵ（運転状態検出手段、燃焼状態パラメータ検出手段、目標燃焼状態パラメータ設定手段、燃焼状態パラメータ偏差算出手段、燃料噴射時期設定手段、燃料噴射時期補正手段、目標ＥＧＲ率設定手段）
３  エンジン（内燃機関）
３ｂ  気筒
８  ＥＧＲ装置
３１  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
３２  クランク角センサ（運転状態検出手段）
３３  アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＰＣＹＬ  筒内圧
ｄＰＣＹＬ  筒内圧変化率（変化率）
ＮＥ  エンジン回転数（運転状態）
ＡＰ  アクセル開度（運転状態）
ＴＦＡＣＴ  実着火時期（燃焼状態パラメータ）
ＴＦＣＭＤ  目標着火時期（目標燃焼状態パラメータ）
ＣＴＦＣＭＤ  補正後目標着火時期（目標燃焼状態パラメータ）
ＳＦＡＣＴ  実着火遅れ（燃焼状態パラメータ、着火遅れ期間）
ＳＦＣＭＤ  目標着火遅れ（目標燃焼状態パラメータ）
ＴＩ  燃料噴射時期
ＴＩＣＭＤ  目標燃料噴射時期（目標燃焼状態パラメータ、燃料噴射時期）
ＤＴＦ  着火時期偏差（燃焼状態パラメータ偏差）
ＤＳＦ  着火遅れ偏差（燃焼状態パラメータ偏差）
ＤＳＦＲＥＦ  しきい値
ＫＥＧＲＣＭＤ  目標ＥＧＲ率
ＥＧＲＬＭＴ  上限値
ＣＯＶ＿ＩＭＥＰ  燃焼変動率
ＣＯＶ＿ＲＥＦ  所定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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