(57)【要約】【課題】失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつ排気ガスの還流（ＥＧＲ）を実施することができる排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】排気ガスの少なくとも一部を気筒内へ還流する内燃機関の排気ガス還流装置であって、排気ガス還流（ＥＧＲ）量を調整する還流量調整手段と、ステップ１０３において基本排気ガス還流量ＢＥを決定する基本還流量決定手段と、ステップ１０５において上記基本排気ガス還流量ＢＥを内燃機関温度Ｔと、内燃機関負荷ｑとに基づいて補正して補正後の排気ガス還流量ＣＥを決定する補正還流量決定手段と、を有していて、ステップ１０７において上記還流量調整手段によって排気ガス還流量が上記補正後の排気ガス還流量ＣＥに調整される排気ガス還流装置が提供される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの少なくとも一部を気筒内へ還流する内燃機関の排気ガス還流装置であって、排気ガス還流量を調整する還流量調整手段を有していて、内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて排気ガス還流量が補正される排気ガス還流装置。
【請求項２】
基本排気ガス還流量を決定する基本還流量決定手段と、
上記基本排気ガス還流量を内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正して補正後の排気ガス還流量を決定する補正還流量決定手段と、を有していて、
上記還流量調整手段によって排気ガス還流量が上記補正後の排気ガス還流量に調整される請求項１に記載の排気ガス還流装置。
【請求項３】
上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、
上記補正還流量決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量とに基づいて上記基本排気ガス還流量の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている、請求項２に記載の排気ガス還流装置。
【請求項４】
上記還流量調整手段の基本制御値を決定する基本制御値決定手段と、
上記基本制御値を内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正して補正後の制御値を決定する補正制御値決定手段と、を有していて、
上記還流量調整手段が上記補正後の制御値に制御される請求項１に記載の排気ガス還流装置。
【請求項５】
上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記制御値は該弁の弁開度であって、
上記補正制御値決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量とに基づいて上記基本制御値の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている、請求項４に記載の排気ガス還流装置。
【請求項６】
排気ガスの少なくとも一部を気筒内へ還流する内燃機関の排気ガス還流装置であって、排気ガス還流量を調整する還流量調整手段を有していて、内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて排気ガス還流量が補正される排気ガス還流装置。
【請求項７】
基本排気ガス還流量を決定する基本還流量決定手段と、
上記基本排気ガス還流量を内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正して補正後の排気ガス還流量を決定する補正還流量決定手段と、を有していて、
上記還流量調整手段によって排気ガス還流量が上記補正後の排気ガス還流量に調整される請求項６に記載の排気ガス還流装置。
【請求項８】
上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、
上記補正還流量決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量と、燃料のセタン価とに基づいて上記基本排気ガス還流量の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている、請求項７に記載の排気ガス還流装置。
【請求項９】
上記還流量調整手段の基本制御値を決定する基本制御値決定手段と、
上記基本制御値を内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正して補正後の制御値を決定する補正制御値決定手段と、を有していて、
上記還流量調整手段が上記補正後の制御値に制御される請求項６に記載の排気ガス還流装置。
【請求項１０】
上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記制御値は該弁の弁開度であって、
上記補正制御値決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量と、燃料のセタン価とに基づいて上記基本制御値の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている、請求項９に記載の排気ガス還流装置。
【請求項１１】
上記補正還流量決定手段または上記補正制御値決定手段は、燃料のセタン価毎に上記補正係数を求めるマップを有している、請求項３または５に記載の排気ガス還流装置。
【請求項１２】
上記内燃機関は予混合圧縮着火式内燃機関である、請求項１から１１に記載の排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼温度の低下による窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量低減等を目的として排気ガスの還流（ＥＧＲ）を行う排気ガス還流装置を備えた内燃機関が公知である。そして、このような排気ガス還流装置においては、通常、内燃機関の暖機状態に応じて排気ガス還流量（ＥＧＲ量）の補正制御が行われる。より具体的には、内燃機関の冷間時には暖機後に比べＥＧＲ量が低減せしめられる。これは内燃機関の冷間時においては暖機後に比べ、燃焼状態が不安定であり、ＥＧＲによる失火の可能性が高いからである。
【０００３】
このような内燃機関の暖機状態に応じたＥＧＲ量の補正制御については、例えば特許文献１や特許文献２に開示がなされており、これらの文献には機関冷却水温度に応じてＥＧＲ量を補正することによって失火を回避すること等が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１６０５４０号公報
【特許文献２】
特開平８−７４６７６号公報
【特許文献３】
特開平６−１０８９２６号公報
【特許文献４】
特開平１１−１８２３１２号公報
【特許文献５】
特開２０００−１０４６２７号公報
【特許文献６】
特開平３−１１１６５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際にはこのような内燃機関の暖機状態に応じたＥＧＲ量の補正制御を行っても失火や過早着火を生じてしまう場合がある。そして、この問題は、近年提案されている予混合圧縮着火式内燃機関において上記ＥＧＲを実施する場合に特に生じ易い。
【０００６】
予混合圧縮着火式内燃機関では、燃料噴射タイミングを通常タイミングから変更し、燃料噴射開始から着火までの時間を稼ぐことにより、燃料を燃焼室内で予混合した上で圧縮着火する。つまり、このタイプの内燃機関では、通常の拡散燃焼をさせる場合の燃料噴射タイミング（一般的にはＢＴＤＣ１０°〜ＡＴＤＣ１０°）に対し、早期に燃料が噴射される。そして、このような予混合圧縮着火燃焼をさせることにより低ＮＯｘ、低スモークを実現することができる。
【０００７】
上述したように、このような予混合圧縮着火式内燃機関においては、上記のような内燃機関の暖機状態に応じたＥＧＲ量の補正制御を行っても失火や過早着火等の問題が生じやすい。これは、圧縮上死点付近で燃料噴射を行う従来の燃焼では燃料噴射時期が着火時期を決定する主要因となるのに対して、予混合圧縮着火燃焼では燃料の噴射から着火までの時間が長く、気筒内温度（例えば、気筒内温度の代表値としての圧縮上死点での温度（以下、「圧縮端温度」と言う））が着火時期を決定する主要因となるためである。
【０００８】
すなわち、予混合圧縮着火式内燃機関においては、圧縮端温度が着火時期を決定する主要因となるため、着火時期を適切に制御するために圧縮端温度をより正確に制御する必要がある。そしてこの場合、機関の暖機状態に応じてＥＧＲ量を決定しても、例えば機関負荷（燃料噴射量）が異なれば圧縮端温度は異なるため、着火時期が適正時期から変化し、失火や過早着火を生じてしまう場合があるのである。
【０００９】
また、予混合圧縮着火式内燃機関では、燃料噴射から着火までの時間を長くして充分な混合時間を確保するため、着火性の低い燃料、すなわちセタン価の低い燃料を用いる傾向がある。そしてこのような低セタン価の燃料は、高セタン価の燃料に比べ、圧縮端温度の変化が着火時期に与える影響が大きい。したがって、上記のような使用燃料の傾向も予混合圧縮着火式内燃機関において上述の失火や過早着火の問題を生じ易くさせる一因となる。
【００１０】
更に、使用する燃料の着火性（セタン価）が異なれば、同じ圧縮端温度としても着火時期が異なるため、着火性（セタン価）の異なる燃料を使用する場合には、失火や過早着火を防止するのが一層困難になる。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつ排気ガスの還流（ＥＧＲ）を実施することができる排気ガス還流装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された排気ガス還流装置を提供する。
請求項１に記載の発明は、排気ガスの少なくとも一部を気筒内へ還流する内燃機関の排気ガス還流装置であって、排気ガス還流量を調整する還流量調整手段を有していて、内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて排気ガス還流量が補正される排気ガス還流装置を提供する。
【００１２】
内燃機関の暖機状態（すなわち、内燃機関温度）に応じた排気ガス還流量（ＥＧＲ量）の補正を行っても失火や過早着火を生じてしまう場合がある。これは、機関の暖機状態に応じてＥＧＲ量を決定しても、内燃機関負荷が異なれば圧縮端温度が異なるため、着火時期が適正時期から変化してしまう場合があるためである。
【００１３】
これに対し、請求項１に記載の発明によれば、排気ガス還流量が内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正されるので、より正確に着火時期を制御することができ、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつ排気ガスの還流（ＥＧＲ）を実施することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、基本排気ガス還流量を決定する基本還流量決定手段と、上記基本排気ガス還流量を内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正して補正後の排気ガス還流量を決定する補正還流量決定手段と、を有していて、上記還流量調整手段によって排気ガス還流量が上記補正後の排気ガス還流量に調整される。
この発明によっても請求項１に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では請求項２に記載の発明において、上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記補正還流量決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量とに基づいて上記基本排気ガス還流量の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている。
本発明によれば、比較的簡単な構成によって請求項２に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では請求項１に記載の発明において、上記還流量調整手段の基本制御値を決定する基本制御値決定手段と、上記基本制御値を内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正して補正後の制御値を決定する補正制御値決定手段と、を有していて、上記還流量調整手段が上記補正後の制御値に制御される。
この発明によっても請求項１に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では請求項４に記載の発明において、上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記制御値は該弁の弁開度であって、上記補正制御値決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量とに基づいて上記基本制御値の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている。
本発明によれば、比較的簡単な構成によって請求項４に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、排気ガスの少なくとも一部を気筒内へ還流する内燃機関の排気ガス還流装置であって、排気ガス還流量を調整する還流量調整手段を有していて、内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて排気ガス還流量が補正される排気ガス還流装置を提供する。
着火性（セタン価）の異なる燃料を使用する場合には、圧縮端温度を同じにしていても着火時期が変化するため、これが原因で失火や過早着火が発生する恐れがある。このため、ＥＧＲ実施時の失火や過早着火の発生を更に確実に抑制するためには、使用する燃料のセタン価も考慮することが望ましい。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、排気ガス還流量が内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正されるので、失火や過早着火の発生を更に確実に抑制しつつＥＧＲを実施することができる。また、使用する燃料のセタン価が変化する場合においても失火や過早着火の発生を確実に抑制することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では請求項６に記載の発明において、基本排気ガス還流量を決定する基本還流量決定手段と、上記基本排気ガス還流量を内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正して補正後の排気ガス還流量を決定する補正還流量決定手段と、を有していて、上記還流量調整手段によって排気ガス還流量が上記補正後の排気ガス還流量に調整される。
本発明によっても請求項６に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明では請求項７に記載の発明において、上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記補正還流量決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量と、燃料のセタン価とに基づいて上記基本排気ガス還流量の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている。
本発明によれば、比較的簡単な構成によって請求項７に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では請求項６に記載の発明において、上記還流量調整手段の基本制御値を決定する基本制御値決定手段と、上記基本制御値を内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正して補正後の制御値を決定する補正制御値決定手段と、を有していて、上記還流量調整手段が上記補正後の制御値に制御される。
本発明によっても請求項６に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では請求項９に記載の発明において、上記還流量調整手段は、スロットル弁と、排気ガスの少なくとも一部を排気通路から吸気通路へ流入させる排気還流通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁との少なくとも一方を備え、上記制御値は該弁の弁開度であって、上記補正制御値決定手段は、機関冷却水温度と、燃料噴射量と、燃料のセタン価とに基づいて上記基本制御値の補正に用いる補正係数を求めるマップを備えている。
本発明によれば、比較的簡単な構成によって請求項９に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明では請求項３または５に記載の発明において、上記補正還流量決定手段または上記補正制御値決定手段は、燃料のセタン価毎に上記補正係数を求めるマップを有している。
本発明によれば、作成するマップの数（すなわち、マップを作成するセタン価の数）を適切に設定することで、マップ作成の工数を低減しつつ、請求項１０に記載の発明とほぼ同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明では請求項１から１１に記載の発明において、上記内燃機関は予混合圧縮着火式内燃機関である。
予混合圧縮着火式内燃機関においては、燃料の噴射から着火までの時間が長く、気筒内温度（例えば、圧縮端温度）が着火時期を決定する主要因となる。このため、着火時期を適切に制御するためには圧縮端温度を正確に制御する必要があり、機関の暖機状態（すなわち、内燃機関温度）に応じてＥＧＲ量を決定する程度では圧縮端温度を正確に制御することができず、失火や過早着火を生じてしまう可能性が高い。
【００２６】
また、予混合圧縮着火式内燃機関では、燃料噴射から着火までの時間を長くして充分な混合時間を確保するため、着火性の低い燃料、すなわちセタン価の低い燃料を用いる傾向があるが、低セタン価の燃料は、高セタン価の燃料に比べ、圧縮端温度の変化が着火時期に与える影響が大きいので、このことも予混合圧縮着火式内燃機関において上述の失火や過早着火の問題を生じ易くさせている。
【００２７】
以上のように、予混合圧縮着火式内燃機関では、上述の失火や過早着火の問題が生じ易いが、本発明によれば、内燃機関負荷や燃料のセタン価にも基づいて排気ガス還流量が補正されるので、より正確に着火時期を制御することができ、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつＥＧＲを実施することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図１は本発明を予混合圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は通常の圧縮着火式内燃機関等、他のタイプの内燃機関に適用することもできる。
【００２９】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。シリンダブロック２には内燃機関を冷却するための機関冷却水の温度を検出するための水温センサ５０が取付けられている。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
【００３０】
吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための吸気冷却装置（インタークーラ）１８が配置される。図１に示される実施形態では走行風によって冷却装置１８内の吸入空気が冷却される。なお、上記空冷式吸気冷却装置に代えて、機関冷却水によって冷却装置内の吸入空気を冷却する水冷式吸気冷却装置としてもよい。
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結される。排気タービン２１の出口側の排気ガス通路には排気浄化装置２２が配置されている。
【００３１】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス還流（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４にはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置（ＥＧＲクーラ）２６が配置される。更にＥＧＲ通路２４のＥＧＲ冷却装置２６の上流には酸化触媒２３が設けられ、ＥＧＲガス中に含まれるＨＣ等をＥＧＲ冷却装置２６へ流入する前に一定程度処理し、ＥＧＲ冷却装置２６の詰りやＥＧＲ制御弁２５の固着等を防止するようにされている。
【００３２】
図１に示される実施形態では機関冷却水がＥＧＲ冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００３３】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。燃料圧センサ２９及び水温センサ５０の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５及び燃料ポンプ２８等に接続される。
【００３４】
図２（ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図２（ａ）において各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ、ＴＱ＝ｂ、ＴＱ＝ｃ、ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。図２（ａ）に示される要求トルクＴＱは図２（ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施形態では図２（ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ及び機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量ｑ等が算出される。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、このように内燃機関の各構成要素と信号をやり取りして燃料噴射量制御等の機関の基本制御を行う他、ＥＧＲ量調整手段であるＥＧＲ制御弁２５やスロットル弁１７（もしくはスロットル弁駆動用ステップモータ１６）等を制御して後述するようなＥＧＲ量についての制御も行う。
【００３６】
ところで、図１に示したようなＥＧＲを実施する内燃機関においては、従来より内燃機関の暖機状態（すなわち、内燃機関温度）に応じたＥＧＲ量の補正が行われている。より具体的には、内燃機関の冷間時には暖機後に比べＥＧＲ量が低減せしめられる。これは内燃機関の冷間時においては暖機後に比べて燃焼状態が不安定でありＥＧＲによる失火の可能性が高いので、ＥＧＲ量を低減して失火の発生を防止しようとするものである。
【００３７】
しかしながら、実際にはこのような内燃機関の暖機状態（すなわち、内燃機関温度）に応じたＥＧＲ量の補正制御を行っても失火や過早着火を生じてしまう場合があり、この問題は、本実施形態のような予混合圧縮着火式内燃機関において特に生じ易いことがわかっている。
【００３８】
その主な理由の一つは、予混合圧縮着火式内燃機関では燃料の噴射から着火までの時間が長く、気筒内温度（例えば、気筒内温度の代表値としての圧縮上死点での温度（圧縮端温度））が着火時期を決定する主要因となることである。そして、もう一つの理由は、その圧縮端温度が、内燃機関の暖機状態（すなわち、内燃機関温度）及びＥＧＲ量の他に、内燃機関負荷（燃料噴射量）にも大きな影響を受けることである。
【００３９】
すなわち、予混合圧縮着火式内燃機関においては、圧縮端温度が着火時期を決定する主要因となるため、着火時期を適切に制御すべく圧縮端温度を正確に制御する必要がある。そしてこの場合、機関の暖機状態に応じてＥＧＲ量を決定しても、機関負荷（燃料噴射量）が異なれば圧縮端温度は異なるため、着火時期が適正時期から変化し、失火や過早着火を生じてしまう場合があるのである。
【００４０】
また、予混合圧縮着火式内燃機関では、燃料噴射から着火までの時間を長くして充分な混合時間を確保するため、着火性の低い燃料、すなわちセタン価の低い燃料を用いる傾向がある。そしてこのような低セタン価の燃料は、高セタン価の燃料に比べ、圧縮端温度の変化が着火時期に与える影響が大きい。したがって、上記のような使用燃料の傾向も予混合圧縮着火式内燃機関において上述の失火や過早着火の問題を生じ易くさせていると考えられる。
【００４１】
本実施形態は、以上の点を踏まえ、ＥＧＲ量をより適切に補正して上述のような失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつ排気ガスの還流（ＥＧＲ）を実施しようとするものである。次に、その実現のために図１に示した構成によって実施される具体的な方法について説明する。
【００４２】
図３はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ１０１において機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ、機関冷却水温度Ｔが求められる。ここで、機関回転数Ｎは、クランク角センサ４２からの出力パルスに基づいて算出される。また燃料噴射量ｑは、上述したようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ及び機関回転数Ｎに応じて算出された要求トルクＴＱに基づいて算出される。機関冷却水温度Ｔは水温センサ５０によって検出される。
【００４３】
そして、続くステップ１０３において基本ＥＧＲ量ＢＥが決定される。この基本ＥＧＲ量ＢＥは、内燃機関が暖機後である場合に適切なＥＧＲ量であり、ここでは機関回転数Ｎと燃料噴射量ｑとに基づいて決定される。すなわち、例えば図４で示されるような機関回転数Ｎと燃料噴射量ｑとから基本ＥＧＲ量ＢＥを求めるマップを事前に実験等によって求めてＲＯＭ３２内に記憶させておき、これに基づいて求めるようにする。
【００４４】
ステップ１０３において基本ＥＧＲ量ＢＥが決定されるとステップ１０５に進む。ステップ１０５では補正後のＥＧＲ量ＣＥが決定される。ここで補正後のＥＧＲ量ＣＥは、ＥＧＲ量に対する補正係数ＣＱを基本ＥＧＲ量ＢＥに乗ずることによって求められる（ＣＥ＝ＣＱ×ＢＥ）。そして、この補正係数ＣＱは、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑとに基づいて求められる。なお、ここで機関冷却水温度Ｔは内燃機関温度もしくは内燃機関の暖機状態を表す指標として用いられ、燃料噴射量ｑは内燃機関負荷を表す指標として用いられている。
【００４５】
補正係数ＣＱは、例えば図５で示されるようなマップに基づいて求めるようにする。このマップは機関冷却水温度Ｔと燃料噴射量ｑとから適切な補正係数ＣＱが求められるようにしたもので、事前に実験等に基づいて作成されＲＯＭ３２内に記憶させておく。すなわち、このマップから求められる補正係数ＣＱは、その値を基本ＥＧＲ量ＥＢに乗ずることによって、その時の機関冷却水温度Ｔと燃料噴射量ｑにおいて失火や過早着火を生ぜずに良好にＥＧＲを実施することができる適切なＥＧＲ量（すなわち、補正後のＥＧＲ量ＣＥ）を求めることができる値である。
【００４６】
図５のマップの曲線Ｔ０からＴ４は、機関冷却水温度ＴがそれぞれＴ０からＴ４の場合における補正係数ＣＱを示したもので、各温度はＴ０＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４の関係にある。このマップによれば、機関冷却水温度ＴがＴ４以上の場合には、補正係数ＣＱは１．０となり、補正後のＥＧＲ量ＣＥは基本ＥＧＲ量ＢＥと等しくなる。つまり、機関冷却水温度ＴがＴ４以上の場合には暖機は終了しているものとされる。また、図５のマップによれば、曲線Ｔ４以外は燃料噴射量ｑが多くなるほど補正係数ＣＱが大きくなり、ＥＧＲ量が多くなるようになっている。これは、燃料噴射量ｑが多いほど発熱量が多くなるのでＥＧＲ量を増やして気筒内温度（例えば圧縮端温度）を低減するようにして着火時期を調整し、過早着火の発生を抑制しようとするものである。なお、このマップでは、機関冷却水温度ＴがＴ０の場合であって、燃料噴射量ｑが非常に少ない場合には、補正係数ＣＱは０となり、ＥＧＲは実施されないようになっている。
【００４７】
ステップ１０５において、上述したような方法で補正後のＥＧＲ量ＣＥが求められると、続くステップ１０７において実際のＥＧＲ量が補正後のＥＧＲ量ＣＥになるように制御され、本制御ルーチンが終了する。このＥＧＲ量の制御は、ＥＧＲ調整手段であるＥＧＲ制御弁２５とスロットル弁１７を制御することによって行われる。すなわち、例えば、機関回転数ＮとＥＧＲ量とからＥＧＲ制御弁２５の開度ＥＡを求めるマップＭ１（図示なし）と、そのマップに対応して作成されるマップであって機関回転数ＮとＥＧＲ量とからスロットル弁１７の開度ＴＡを求めるマップＭ２（図示なし）とを予め作成しておき、これらをＲＯＭ３２内に記憶させておく。そして、これらのマップに基づいてステップ１０５で求められた補正後のＥＧＲ量ＣＥを実現するＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＥＡｏとスロットル弁１７の目標開度ＴＡｏとを求め、ＥＧＲ制御弁２５の開度ＥＡとスロットル弁１７の開度ＴＡをそれぞれ目標開度ＥＡｏと目標開度ＴＡｏになるように制御する。
なお、ＥＧＲ量を制御するためにＥＧＲ制御弁２５の開度ＥＡとスロットル弁１７の開度ＴＡの一方のみが制御されてもよい。
【００４８】
以上、説明したように、この方法によれば、ＥＧＲ量が内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正されることになるので、より正確に気筒内温度（例えば、圧縮端温度）を制御することが可能になる。そしてその結果、より正確に着火時期を制御することができ、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつＥＧＲを実施することができる。
【００４９】
次に、図１に示した構成によって実施し得る別のＥＧＲ量補正方法について説明する。図６はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。
【００５０】
この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ２０１において上述のステップ１０１と同様にして、機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ、機関冷却水温度Ｔが求められる。そして、続くステップ２０３においてＥＧＲ量制御手段であるＥＧＲ制御弁２５とスロットル弁１７に対する基本制御値が決定される。すなわち、ＥＧＲ制御弁２５の基本開度ＥＡｂとスロットル弁１７の基本開度ＴＡｂが決定される。
【００５１】
この基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂは、暖機後の内燃機関において適切なＥＧＲ量を実現するＥＧＲ制御弁開度ＥＡとスロットル弁開度ＴＡであり、ここでは機関回転数Ｎと燃料噴射量ｑとに基づいて決定される。すなわち、例えば図７（ａ）または図７（ｂ）で示されるような機関回転数Ｎと燃料噴射量ｑとから基本開度ＥＡｂまたはＴＡｂを求めるマップを事前に実験等によって求めてＲＯＭ３２内に記憶させておき、これに基づいて求めるようにする。
【００５２】
あるいは、上述の図４のようなマップからまず基本ＥＧＲ量ＢＥを求め、次いで、その基本ＥＧＲ量ＢＥを実現するＥＧＲ制御弁開度ＥＡとスロットル弁開度ＴＡとを、例えば上述のマップＭ１及びＭ２に基づいて求めて、その値を基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂとしてもよい。
【００５３】
ステップ２０３において基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂが決定されるとステップ２０５に進む。ステップ２０５では補正後のＥＧＲ制御弁開度ＣＥＡとスロットル弁開度ＣＴＡが決定される。ここで補正後の開度ＣＥＡは、ＥＧＲ制御弁開度ＥＡに対する補正係数ＣＡｅを基本開度ＥＡｂに乗ずることによって求められる（ＣＥＡ＝ＣＡｅ×ＥＡｂ）。また、補正後の開度ＣＴＡは、スロットル弁開度ＴＡに対する補正係数ＣＡｔを基本開度ＴＡｂに乗ずることによって求められる（ＣＴＡ＝ＣＡｔ×ＴＡｂ）。そして、これら補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔは、上述したＥＧＲ量に対する補正係数ＣＱの場合と同様に、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑとに基づいて求められる。すなわち、上述した補正係数ＣＱについてのマップ（図５）と同様なマップＭ３、Ｍ４（図示なし）を補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔについてそれぞれ作成しておき、これに基づいて求めるようにする。
【００５４】
これらのマップから求められる補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔは、その値を基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂに乗ずることによって、その時の機関冷却水温度Ｔと燃料噴射量ｑにおいて失火や過早着火を生ぜずに良好にＥＧＲを実施できる適切なＥＧＲ量が実現されるＥＧＲ制御弁開度ＣＥＡとスロットル弁開度ＣＴＡ（すなわち、補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡ）を求めることができる値である。
【００５５】
ステップ２０５において、上述したような方法で補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡが求められると、続くステップ２０７において実際のＥＧＲ制御弁開度ＥＡとスロットル弁開度ＴＡとが補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡになるように制御され、ＥＧＲ量が適切な値に補正されて本制御ルーチンが終了する。
【００５６】
以上の説明から明らかなように、この方法によっても、ＥＧＲ量が内燃機関温度と、内燃機関負荷とに基づいて補正されることになるので、先に図３を参照して説明した方法と同様、正確に気筒内温度（例えば、圧縮端温度）を制御することができる。そして、その結果、正確に着火時期を制御することができ、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつＥＧＲを実施することができる。
【００５７】
なお、以上ではＥＧＲ量を制御するためにＥＧＲ制御弁２５の開度ＥＡとスロットル弁１７の開度ＴＡの両方が制御されるように説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態ではこれらの一方のみが制御されてもよい。
【００５８】
次に、図１に示した構成によって実施し得る更に別のＥＧＲ量補正方法について説明する。この方法は基本的には、図３を参照して説明した方法と同様であるが、ＥＧＲ実施時の失火や過早着火の発生を更に確実に抑制するために、使用する燃料の着火性（セタン価）まで考慮している点で異なっている。すなわち、使用する燃料の着火性（セタン価）が異なると、気筒内温度（例えば圧縮端温度）を同じにしていても着火時期が変化してしまうため、これが原因で失火や過早着火が発生する恐れがある。このため、ＥＧＲ実施時の失火や過早着火の発生を更に確実に抑制するためには、使用する燃料のセタン価も考慮することが望ましいのである。
【００５９】
図８はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ３０１において機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ、機関冷却水温度Ｔ及び使用している燃料のセタン価Ｓが求められる。ここで、機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ、機関冷却水温度Ｔについては上述のステップ１０１と同様にして求められる。セタン価Ｓについては例えば、内燃機関の始動毎にアイドリング状態における着火遅れ時間を測定し、その着火遅れ時間から推定するようにする。この場合、次回の始動までの間は求めたセタン価を記憶しておき、ステップ３０１においては記憶しているセタン価を読み込むようにする。
【００６０】
続くステップ３０３においては基本ＥＧＲ量ＢＥが決定される。ここでの制御は上述のステップ１０３と同様であるので、説明を省略する。そして、ステップ３０３において基本ＥＧＲ量ＢＥが決定されるとステップ３０５に進む。ステップ３０５では補正後のＥＧＲ量ＣＥが決定される。ここで補正後のＥＧＲ量ＣＥは、上述のステップ１０５の場合と同様、ＥＧＲ量に対する補正係数ＣＱを基本ＥＧＲ量ＢＥに乗ずることによって求められる（ＣＥ＝ＣＱ×ＢＥ）が、ここで用いられる補正係数ＣＱは、ステップ１０５の場合とは異なり、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑと、使用燃料のセタン価Ｓとに基づいて求められる。
【００６１】
すなわち、この方法において補正係数ＣＱは、例えばセタン価毎に作成された複数の図５のようなマップに基づいて求められる。より具体的には、例えばセタン価Ｓが２０、４０、６０の場合について図５に相当するマップを予め作成しておき、ＲＯＭ３２内に記憶させておく。そして、ステップ３０１で求められた機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ及びセタン価Ｓに基づいて補正係数ＣＱを求めるようにする。この際、例えば、セタン価Ｓが２５であった場合等には、セタン価２０のマップから得られる値とセタン価４０のマップから得られる値とに基づいて補間し、セタン価２５における補正係数ＣＱを求めるようにする。
【００６２】
あるいは、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑと、使用燃料のセタン価Ｓとを引数として補正係数ＣＱを求めるマップを予め作成し、このマップに基づいて補正係数ＣＱを求めるようにしてもよい。
ステップ３０５において、上述したような方法で補正後のＥＧＲ量ＣＥが求められると、続くステップ３０７において実際のＥＧＲ量が補正後のＥＧＲ量ＣＥになるように制御され、本制御ルーチンが終了する。このステップ３０７における制御は上述のステップ１０７における制御と同様であり、ここでは説明を省略する。
【００６３】
以上のように、この方法によれば、ＥＧＲ量が内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正されることになる。そしてこのことによって、より正確に着火時期を制御することが可能となり、失火や過早着火の発生を一層確実に抑制しつつＥＧＲを実施することが可能となる。また、使用する燃料のセタン価が変化する場合においても失火や過早着火の発生を確実に抑制することができる。
【００６４】
次に、図１に示した構成によって実施し得る更に別のＥＧＲ量補正方法について図９を参照しつつ説明する。なお、この方法は基本的には、図６を参照して説明した方法と同様であり、ＥＧＲ実施時の失火や過早着火の発生を更に確実に抑制するために燃料の着火性（セタン価）まで考慮する点については図８を参照して説明した方法と同様であるので、これらと共通する部分についての説明は原則として省略する。
【００６５】
図９はこの方法を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ３０により一定時間毎の割込みによって実施される。この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ４０１において上述のステップ３０１と同様にして、機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ、機関冷却水温度Ｔ及び使用している燃料のセタン価Ｓが求められる。そして、続くステップ４０３においてＥＧＲ量制御手段であるＥＧＲ制御弁２５とスロットル弁１７に対する基本制御値、すなわち、ＥＧＲ制御弁２５の基本開度ＥＡｂとスロットル弁１７の基本開度ＴＡｂが決定される。ここでの制御は上述のステップ２０３と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
そして、ステップ４０３において基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂが決定されるとステップ４０５に進む。ステップ４０５では補正後のＥＧＲ制御弁開度ＣＥＡとスロットル弁開度ＣＴＡが決定される。ここで補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡは、上述のステップ２０５の場合と同様、ＥＧＲ制御弁開度ＥＡに対する補正係数ＣＡｅ及びスロットル弁開度ＴＡに対する補正係数ＣＡｔを基本開度ＥＡｂ及びＴＡｂに乗ずることによって求められる（ＣＥＡ＝ＣＡｅ×ＥＡｂ、ＣＴＡ＝ＣＡｔ×ＴＡｂ）が、ここで用いられる補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔは、ステップ２０５の場合とは異なり、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑと、使用燃料のセタン価Ｓとに基づいて求められる。
【００６７】
すなわち、この方法において補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔは、上述のステップ３０５における補正係数ＣＱの場合と同様、例えば、それぞれの補正係数ＣＡｅ、ＣＡｔに対しセタン価毎に作成された補正係数マップ（すなわち、ステップ２０５に関連して説明したマップＭ３、Ｍ４に相当するマップ）に基づいて求められる。より具体的には、例えば補正係数ＣＡｅ及びＣＡｔの各々に関して、セタン価Ｓが２０、４０、６０の場合の補正係数マップを予め作成しておき、ＲＯＭ３２内に記憶させておく。そして、ステップ４０１で求められた機関回転数Ｎ、燃料噴射量ｑ及びセタン価Ｓに基づいて各補正係数ＣＡｅ、ＣＡｔを求めるようにする。この際、上述のステップ３０５における補正係数ＣＱの場合と同様、例えば、セタン価Ｓが２５であった場合等には、セタン価２０のマップから得られる値とセタン価４０のマップから得られる値とに基づいて補間し、セタン価２５における各補正係数ＣＡｅ、ＣＡｔを求めるようにする。
【００６８】
あるいは、機関冷却水温度Ｔと、燃料噴射量ｑと、使用燃料のセタン価Ｓとを引数として各補正係数ＣＡｅ、ＣＡｔを求めるマップをそれぞれ作成しておき、これらのマップに基づいて各補正係数ＣＡｅ、ＣＡｔを求めるようにしてもよい。
ステップ４０５において、上述したような方法で補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡが求められると、続くステップ４０７において実際のＥＧＲ制御弁開度ＥＡとスロットル弁開度ＴＡとが補正後の開度ＣＥＡ及びＣＴＡになるように制御され、ＥＧＲ量が適切な値に補正されて本制御ルーチンが終了する。
【００６９】
以上の説明から明らかなように、この方法によっても、ＥＧＲ量が内燃機関温度と、内燃機関負荷と、燃料のセタン価とに基づいて補正されることになるので、先に図８を参照して説明した方法と同様、より正確に着火時期を制御することができ、失火や過早着火の発生をより一層確実に抑制しつつＥＧＲを実施することができる。また、使用する燃料のセタン価が変化する場合においても失火や過早着火の発生を確実に抑制することができる。
なお、この方法についても、図６を参照して説明した方法と同様、他の実施形態ではＥＧＲ量を制御するためにＥＧＲ制御弁２５の開度ＥＡとスロットル弁１７の開度ＴＡの一方のみが制御されてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明は、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつ排気ガスの還流（ＥＧＲ）を実施することを可能にするという共通の効果を奏する。特に、請求項６から１０に記載の発明では、使用燃料の着火性（セタン価）をも考慮しているため、一層確実に失火や過早着火の発生を抑制できると共に、使用燃料を変更した場合にも確実に失火や過早着火の発生を抑制できる。
【００７１】
また、請求項１１に記載の発明によれば、マップ作成の工数を低減しつつ、請求項１０に記載の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。
更に、請求項１２に記載の発明によれば、ＥＧＲの実施による失火や過早着火が発生し易い予混合圧縮着火式内燃機関において、失火や過早着火の発生をより確実に抑制しつつＥＧＲを実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を予混合圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示す図である。
【図２】図２は、機関の要求トルクを示す図である。
【図３】図３は、図１に示した構成で実施され得るＥＧＲ量を補正する方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、機関回転数と燃料噴射量とから基本ＥＧＲ量を求めるためのマップの一例である。
【図５】図５は、機関冷却水温度と燃料噴射量とからＥＧＲ量に対する補正係数を求めるためのマップの一例である。
【図６】図６は、図１に示した構成で実施され得る別のＥＧＲ量補正方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は機関回転数と燃料噴射量とからＥＧＲ制御弁の基本開度を求めるためのマップの一例であり、図７（ｂ）は機関回転数と燃料噴射量とからスロットル弁の基本開度を求めるためのマップの一例である。
【図８】図８は、図１に示した構成で実施され得る更に別のＥＧＲ量補正方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、図１に示した構成で実施され得る更に別のＥＧＲ量補正方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…電気制御式燃料噴射弁
３０…電子制御ユニット
４１…負荷センサ
４２…クランク角センサ
５０…水温センサ
【図１】
2004353527.tif 000003
【図２】
2004353527.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004353527.tif 000008
【図７】
2004353527.tif 000009
【図８】
2004353527.tif 000010
【図９】
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