JP3428611B2

JP3428611B2 - 内燃エンジンの燃焼変動制御装置

Info

Publication number: JP3428611B2
Application number: JP13386296A
Authority: JP
Inventors: 一英栂井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH09317535A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる内燃エンジンの燃焼変動制御装置に関し、特に、排
気環流装置を備え、空燃比の燃料希薄燃焼時に排気環流
量を大量に供給することによって生じる燃焼変動を制御
する制御装置に関する。

【０００２】

【関連する技術分野】自動車等に搭載される燃料噴射火
花点火式内燃エンジンから排出される有害ガス成分の低
減や同エンジンの燃費の向上等を図るため、内燃エンジ
ンに供給する混合気の空燃比を理論空燃比より大幅に燃
料希薄側（リーン側）に設定するリーン燃焼方法や、更
に、リーン燃焼に加え多量の排気ガスを還流させる燃焼
方法が提案されている。リーン燃焼させると、従来の三
元触媒によりＮＯx を低減させることが難しくなるので
排気ガスの還流（ＥＧＲ）によりＮＯx の低減を図って
いる。

【０００３】この燃焼方法を実現させるエンジンとし
て、スロットル弁をバイパスするバイパス通路にエアバ
イパスバルブ（ＡＢＶ弁）を設け、このＡＢＶ弁によっ
て大量のバイパス吸気量の調整を可能にしている。ま
た、排気系と吸気系とを接続する排気還流通路に排気還
流弁（ＥＧＲ弁）を設け、このＥＧＲ弁によって排気還
流量を調整し、各気筒の吸気ポートに燃料噴射弁を夫々
設け、これらの燃料噴射弁から吸気通路内の吸気に燃料
を噴射し、吸気通路内で生成させた混合気を燃焼室に供
給している。そして、燃焼室内に吸入された混合気によ
り強力で安定な渦流を発生させてリーン燃焼を可能にし
ている。

【０００４】この旧来の吸気通路噴射型に代えて燃焼室
に直接燃料を噴射する筒内噴射型のものを採用したエン
ジン（以下、筒内噴射ガソリンエンジン）も種々提案さ
れている。筒内噴射ガソリンエンジンは、例えば、点火
プラグの周囲やピストンに設けたキャビティ内に局所的
に理論空燃比に近い空燃比の混合気を生成させることに
より、全体として燃料希薄（リーン）な空燃比でも着火
が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量を減少させると共
に、アイドル運転時や定常走行時の燃費を大幅に向上さ
せることができるという利点を有している。更に、筒内
噴射ガソリンエンジンは、燃料噴射量を増減させる際
に、吸気管による移送遅れがないため、加減速レスポン
スも非常によくなるという利点を有している。しかしな
がら、高負荷時には燃料噴射量が増えて点火プラグ近傍
が燃料過濃（リッチ）になり、全体空燃比（平均空燃比
ともいう）を理論空燃比側に近づけると所謂リッチ失火
が生じ、安定して作動する領域が狭いという欠点を有し
ている。これは、燃料噴射弁の単位時間当たりの噴射量
や噴射方向を可変にすることが難しいために、点火プラ
グ近傍の局所的空燃比をエンジン作動域の全域に亘って
最適値に保つことが困難である、等に起因する。

【０００５】このような欠点を解決するために、負荷に
応じて適切なタイミングで燃料噴射を行うと共に、燃焼
室の形状をこれに合わせて設計したものもが、例えば、
特開平５−７９３７０号公報に提案されている。より詳
しくは、負荷に応じ、圧縮行程時に燃料を噴射させる後
期噴射モードと、吸気行程時に燃料噴射を行う前期噴射
モードとに切り換える方法が提案されている。この従来
提案の筒内噴射ガソリンエンジンは、低中負荷運転時に
は、圧縮行程末期にキャビティ内に燃料を噴射し、点火
プラグの周囲やキャビティ内に局所的に理論空燃比に近
い空燃比の混合気を形成させる。これにより、全体とし
てリーンな空燃比でも着火が可能となり、ＣＯやＨＣの
排出量が減少すると共に、アイドル運転時や定常走行時
の燃費が大幅に向上する。また、高負荷運転時には、吸
気行程中にキャビティ外に燃料を噴射し、燃焼室内に均
一な空燃比の混合気を形成させる。これにより、吸気管
噴射型のものと同等量の燃料を燃焼させることが可能と
なり、発進・加速時に要求される出力が確保される。

【０００６】上述の吸気通路噴射型エンジンであって
も、筒内噴射ガソリンエンジンであっても、リーン燃焼
を行うと三元触媒によるＮＯx 浄化効果が殆どなく、大
量のＥＧＲがＮＯx の低減に不可欠であることが知られ
ている。このような大量のＥＧＲを行うと燃焼限界近傍
での運転となるため、ＥＧＲ量の精確な制御が必要であ
り、ＥＧＲ弁には弁開度を精確に制御することができる
ステッパモータで開閉駆動されるタイプのものが使用さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１は、筒内噴射ガソ
リンエンジンの通常アイドル時における後期噴射モード
（後期リーンモード）運転において、ＥＧＲ弁の弁開度
（ステッパモータのステップ数）と筒内圧（Ｐi ）変動
率（％）との関係、従ってＥＧＲ量とＰi 変動率との関
係を示したものである。低負荷運転領域のある作動点に
おいて、必要な出力を確保する燃料量が決定され、要求
される排気ガス特性を得るために、スロットル弁及びＡ
ＢＶ弁を介して供給すべき新気量とＥＧＲ弁を介して供
給すべきＥＧＲ量とが決定され、図１中の基本ＥＧＲポ
ジション（Pbs ）が得られる。そして、この基本ＥＧＲ
ポジションに対してＥＧＲ量を増加させると、より良い
排気ガス特性と燃費が得られるが、Ｐi 変動率が徐々に
増加し、エンジンを安定して運転させる変動限界（Pma
x）を超えると、失火が生じる頻度が大になり、Ｐi 変
動率の変化率（グラフの勾配）も増加する。更にＥＧＲ
量を増加させると、ついには（Pupl点で）Ｐi 変動率が
急激に上昇してエンジンストールに到ることになる。

【０００８】このように、変動限界近傍ではＥＧＲ量の
少しの増加でも失火に繋がる虞があり、ＥＧＲ弁の駆動
に弁開度を精確に制御することができるステッパモータ
を使用していても、ＥＧＲ弁の特性のばらつき、ステッ
パモータの設定位置のオフセット（脱調）等があれば、
これらに起因してＥＧＲ量を適正量に調整することがで
きず、失火が生じてエンジンストールに到る虞がある。
また、供給するＥＧＲ量が制御プログラムに沿った正し
いものであっても、大気温度や湿度等の環境条件により
失火が生じることもある。

【０００９】このような不都合を解消するために、従
来、エンジンの燃焼変動を検出し燃焼変動量に応じてＥ
ＧＲ量又は空燃比を調整してエンジンストールを防止す
る技術が、特開昭５８−１８２５１６号公報及び実公平
３−０３０６０１号公報により提案されている。また、
特開平５−２６３７１８号公報には、エンジンの燃焼状
態（例えば筒内圧変動率）によりＥＧＲの異常を検出す
る技術が提案されている。

【００１０】しかしながら、上述したリーン燃焼エンジ
ン、特に筒内噴射エンジンの後期リーンモード運転時に
は、局部的な空燃比が筒内の燃焼を安定させるように設
定されているため、上述した公知技術が適用されるエン
ジンとは異なり、全体空燃比が４０程度の極めてリーン
状態でも運転可能である。従って、このようなエンジン
では、通常のエンジンと比べてＥＧＲ量を極端に多くし
ても安定した燃焼が可能である一方、図１に示す変動限
界近傍では、ＥＧＲ量の僅かな変化でもＰi 変動率に大
きな影響を及ぼすようになる。換言すれば、上述した筒
内噴射エンジン等のリーン燃焼エンジンでは、燃焼変動
に対して変動限界近傍ではＥＧＲ量の影響が大きいが、
変動限界より低い領域ではＥＧＲ量を調整するよりも空
燃比を調整した方が効果的にエンジンの作動を安定化さ
せることができる。

【００１１】また、ＥＧＲ弁が煤等によって固着してし
まい作動しないような、排気還流装置の故障時には、燃
焼変動に応じてＥＧＲ量をいくら調整しようとしても、
調整することができないことになり、ＮＯx の排出量の
増加や燃焼不安定によるドライバビリティの悪化、更に
はエンジンストールに対処できない虞があり、ドライバ
ビリティの確保とともに、排気ガス特性の悪化防止を図
る必要がある。

【００１２】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、エンジンの燃焼変動に対してＥＧＲ量の調整
と空燃比の調整とを組み合わせて、効果的に失火やエン
ジンストールを防止し、ドライバビリティの悪化や排気
ガス特性の悪化を防止するようにした内燃エンジンの燃
焼変動制御装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
内燃エンジンの燃焼変動制御装置は、内燃エンジンの燃
焼変動を検出し、燃焼変動に関する評価パラメータ値を
演算する燃焼変動検出手段と、前記評価パラメータ値が
所定値以上であるとき燃焼悪化と判定する判定手段と、
排気系から吸気系に還流させる排気ガスの還流量を制御
する排気ガス還流装置と、前記判定手段により燃焼悪化
が判定されたとき、排気還流量を所定減少値まで減少さ
せる排気ガス還流量補正手段と、及び該排気ガス還流量
補正手段による排気ガス還流量の減少が開始されてから
所定期間経過後に目標空燃比を燃料過濃側の所定濃化値
まで変更する空燃比変更手段とを備え、前記排気ガス還
流量補正手段は、前記判定手段により燃焼悪化が判定さ
れたとき、排気ガス還流量を前記所定減少値よりも減少
量の小さい中間減少値に一旦変更し、当該中間減少値に
到るまでの排気ガス還流量の減少割合は、中間減少値か
ら前記所定減少値に到るまでの排気ガス還流量の減少割
合と異なることを特徴とする。

【００１４】請求項１の発明では、燃焼悪化に対して影
響力が大きいＥＧＲ量を先ず低減し、速やかに燃焼悪化
を低減させつつ、排ガス成分、特にＮＯxを悪化させな
い。一方、所定期間遅延させて空燃比を濃化することに
より、ＥＧＲのみでは燃焼変動が解消されない場合で
も、確実に燃焼変動を抑制する。請求項２記載の制御装
置では、前記所定減少値は、排気ガス中の特定の排気ガ
ス成分、例えばＮＯxが所定量以上悪化しない値に設定
される。ＥＧＲ量単独での燃焼変動の制御では、排ガス
成分を所定量悪化させずに燃焼変動を低減させることは
難しいが、目標空燃比を所定濃化値まで変更することに
よりこれを可能にしている。

【００１５】請求項３記載の制御装置では、前記所定濃
化値は、燃費が所定値以上悪化しない値に設定され、燃
費を所定値以上悪化させずに燃焼変動を低減させる。請
求項４記載の制御装置では、前記所定減少値は、前記排
気ガス還流装置が全閉となる値に設定される。速やかな
燃焼変動の低減を可能にする。

【００１６】

【００１７】請求項５記載の制御装置では、前記燃焼変
動検出手段が求めた評価パラメータ値と前記所定値との
偏差を求め、該偏差が判別閾値を超えたとき、前記排気
ガス還流量補正手段は、排気ガス還流量を前記中間減少
値に減少させることを特徴とする。燃焼変動が大きい場
合に、速やかにＥＧＲ量を減少させる。請求項６記載の
制御装置では、前記中間減少値は、前記偏差の大きさに
応じて補正されることを特徴とする。燃焼変動に応じた
中間減少値を設定することにより、ＥＧＲ量を過剰に減
少させることを防止し、排ガス性能の著しい悪化を防止
する。

【００１８】請求項７記載の制御装置は、排気ガス還流
量を前記中間減少値に減少させた後、前記所定減少値へ
徐々に減少させることを特徴とする。ＥＧＲ量の過剰な
減少による排ガス性能の著しい悪化を防止する。請求項
８記載の制御装置では、前記所定期間は、排気ガス還流
量の減少が開始されてから排気ガス還流量が前記所定減
少値になるまでの期間であることを特徴とする。ＥＧＲ
の制御が完全に終了し、ＥＧＲ量が安定した後、目標空
燃比の濃化制御を行うことになり、ＥＧＲの影響によっ
て空燃比がばらつくことを防止する。

【００１９】請求項９記載の制御装置では、前記空燃比
変更手段は、排気ガス還流量の減少が開始されてから所
定期間経過後、前記燃焼変動検出手段が求めた評価パラ
メータ値が第２所定値を超えたときに、目標空燃比を燃
料過濃側の所定濃化値へ変更することを特徴とする。Ｅ
ＧＲの減量制御だけでは燃焼変動を低減させることが難
しいような場合でも、空燃比の濃化制御により燃焼変動
を抑制する。

【００２０】請求項１０記載の制御装置では、前記空燃
比変更手段は、目標空燃比を前記所定濃化値まで徐々に
変化させることを特徴とする。燃費を悪化させずに燃焼
変動を低減させる。請求項１１記載の制御装置では、前
記空燃比変更手段は、目標空燃比を前記所定濃化値に変
更することを特徴とする。従って、速やかに燃焼変動が
抑制される。

【００２１】請求項１２記載の制御装置では、前記空燃
比変更手段は、目標空燃比を前記所定濃化値よりも燃料
希薄側の中間濃化値に一旦変更することを特徴とする。
従って、目標空燃比を中間濃化値に一気に変更して速や
かに燃焼変動を低減しつつ、目標空燃比を中間濃化値に
一旦留めることにより燃費を悪化させない。請求項１３
記載の制御装置では、前記空燃比変更手段は、前記所定
期間経過後に前記燃焼変動検出手段が求めた評価パラメ
ータ値と前記第２所定値との第２偏差を求め、該第２偏
差が第２判別閾値を超えたとき、目標空燃比を前記中間
濃化値に変化させることを特徴とする。従って、第２偏
差によって燃焼変動が大であることを判別した場合にの
み、速やかに目標空燃比の濃化が行われる。

【００２２】請求項１４記載の制御装置では、前記中間
濃化値は、前記第２偏差の大きさに応じて補正されるこ
とを特徴とする。中間濃化値は燃焼変動の大きさに応じ
て設定されることになり、目標空燃比が過剰に濃化され
ることが防止され、従って、燃費の著しい悪化が回避さ
れる。請求項１５記載の制御装置では、目標空燃比を前
記中間濃化値に変化させた後、前記所定濃化値へ徐々に
変化させることを特徴とする。目標空燃比の過度の濃化
による燃費の著しい悪化が防止される。

【００２３】請求項１６記載の制御装置では、前記所定
期間が経過しても前記評価パラメータが前記所定値を超
える場合には、前記排気ガス還流装置が故障していると
判定する故障判定手段を備えてなることを特徴とする。
ＥＧＲ装置の故障判定を実施しながら燃焼変動の低減が
行われる。請求項１７記載の制御装置では、前記排気ガ
ス還流装置は、排気ガスを排気系から吸気系に還流させ
る排気通路と、該排気通路途中に配設され、排気ガス還
流量を調整する排気還流弁とを備え、前記燃焼変動検出
手段が求める評価パラメータ値の平均値を求め、該平均
値に基づいて前記排気還流弁の弁開度基準位置を補正す
ることを特徴とする。排気還流弁を駆動するモータの脱
調、弁体や位置検出センサの位置ズレ等に起因する、弁
開度基準位置の補正を、燃焼変動を検出しながら行うこ
とになる。

【００２４】請求項１８記載の制御装置では、前記評価
パラメータ値が前記所定値以下のとき、前記排気ガス還
流量補正手段による排気ガス還流量の減少を停止させる
停止手段を備えてなることを特徴とする。従って、燃焼
変動が解消した時点で、ＥＧＲの減量制御を停止するた
め、必要以上の排気ガス性能の悪化や燃費の悪化が防止
される。

【００２５】請求項１９記載の制御装置では、前記評価
パラメータ値が前記所定値以下のとき、前記空燃比変更
手段による目標空燃比の変更を停止する第２停止手段を
備えてなることを特徴とする。従って、燃焼変動が解消
した時点で、空燃比の濃化制御を停止するため、必要以
上の排気ガス性能の悪化や燃費の悪化が防止される。請
求項２０記載の制御装置では、前記評価パラメータ値が
前記所定値より小さい値に設定される第３所定値以下に
なったとき、前記排気ガス還流量補正手段は、排気ガス
還流量を増加させることを特徴とする。燃焼変動の監視
を行いつつ、燃焼変動が小の場合には、排ガス性能や燃
費が改善される。

【００２６】請求項２１記載の制御装置では、前記評価
パラメータ値が前記所定値より小さい値に設定される第
４所定値以下になったとき、前記空燃比変更手段は、目
標空燃比を燃料希薄側の値に徐々に変更させることを特
徴とする。燃焼変動の監視を行いつつ、燃焼変動が小の
場合には、排ガス性能や燃費が改善される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、種々の実
施例を詳細に説明することにより本発明の実施の形態を
説明する。（第１実施例）図２は本発明の第１実施例を示し、エン
ジン制御システムの概略構成図であり、図３は第１実施
例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図である。
これらの図において、１は自動車用の筒内噴射型直列４
気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）で
あり、燃焼室をはじめ吸気装置やＥＧＲ装置等が筒内噴
射専用に設計されている。

【００２８】本実施例の場合、エンジン１のシリンダヘ
ッド２には、各気筒毎に点火プラグ３と共に電磁式の燃
料噴射弁４も取り付けられており、燃焼室５内に直接燃
料が噴射されるようになっている。また、シリンダ６内
を摺動して往復動するピストン７の頂面には、上死点近
傍で燃料噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半
球状のキャビティ８が形成されている（図３，図５）。
また、このエンジン１の理論圧縮比は、吸気管噴射型の
ものに比べ、高く（本実施例では、１２程度）設定され
ている。動弁機構としてはＤＯＨＣ４弁式が採用されて
おり、シリンダヘッド２の上部には、吸排気弁９，１０
をそれぞれ駆動するべく、吸気側カムシャフト１１と排
気側カムシャフト１２とが回転自在に保持されている。

【００２９】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流が燃焼室５内で後述する逆タンブル流を発生
させるようになっている。一方、排気ポート１４につい
ては、通常のエンジンと同様に略水平方向に形成されて
いるが、斜めに大径のＥＧＲポート１５（図３には図示
せず）が分岐している。図中、１６は冷却水温ＴW を検
出する水温センサであり、１７は各気筒の所定のクラン
ク位置（本実施例では、５°BTDCおよび７５°BTDC）で
クランク角信号ＳＧＴを出力するクランク角センサであ
り、１９は点火プラグ３に高電圧を出力する点火コイル
である。尚、クランクシャフトの半分の回転数で回転す
るカムシャフト等には、気筒判別信号ＳＧＣを出力する
気筒判別センサ（図示せず）が取り付けられ、クランク
角信号ＳＧＴがどの気筒のものか判別される。

【００３０】図３に示したように、吸気ポート１３に
は、サージタンク２０を有する吸気マニホールド２１を
介して、エアクリーナ２２，スロットルボディ２３，ス
テッパモータ式のアイドル回転数制御弁（アイドル制御
弁という）２４を具えた吸気管２５が接続している。更
に、吸気管２５には、スロットルボディ２３を迂回して
吸気マニホールド２１に吸入気を導入する、大径のエア
バイパスパイプ２６が併設されており、その管路にはリ
ニアソレノイド式で大型のＡＢＶ弁（エアバイパスバル
ブ）２７が設けられている。尚、エアバイパスパイプ２
６は、吸気管２５に準ずる流路面積を有しており、ＡＢ
Ｖ弁２７の全開時にはエンジン１の低中速域で要求され
る量の吸入気が流通可能となっている。一方、アイドル
制御弁２４は、ＡＢＶ弁２７より小さい流路面積を有し
ており、吸入空気量を精度よく調整する場合にはアイド
ル制御弁２４を使用する。

【００３１】スロットルボディ２３には、流路を開閉す
るバタフライ式のスロットル弁２８と共に、スロットル
弁２８の開度θTHを検出するスロットルセンサ２９と、
全閉状態を検出するアイドルスイッチ３０とが備えられ
ている。図中、３１は吸気管圧力Ｐb を検出するブース
ト圧（ＭＡＰ：Manifold Absolute Pressure）センサで
あり、サージタンク２０に接続している。

【００３２】一方、排気ポート１４には、Ｏ₂センサ４
０が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元
触媒４２や図示しないマフラー等を具えた排気管４３が
接続している。また、ＥＧＲポート１５は、大径のＥＧ
Ｒパイプ４４を介して、スロットル弁２８の下流、且
つ、吸気マニホールド２１の上流に接続されており、そ
の管路にはステッパモータ式のＥＧＲ弁４５が設けられ
ている。

【００３３】燃料タンク５０は、図示しない車体後部に
設置されている。そして、燃料タンク５０に貯留された
燃料は、電動式の低圧燃料ポンプ５１に吸い上げられ、
低圧フィードパイプ５２を介して、エンジン１側に送給
される。低圧フィードパイプ５２内の燃圧は、リターン
パイプ５３の管路に介装された第１燃圧レギュレータ５
４により、比較的低圧（本実施例では、3.0kg/mm² 。以
下、低燃圧と記す）に調圧される。エンジン１側に送給
された燃料は、シリンダヘッド２に取り付けられた高圧
燃料ポンプ５５により、高圧フィードパイプ５６とデリ
バリパイプ５７とを介して、各燃料噴射弁４に送給され
る。本実施例の場合、高圧燃料ポンプ５５は斜板アキシ
ャルピストン式であり、排気側カムシャフト１２により
駆動され、エンジン１のアイドル運転時にも50 kg/mm²
以上の吐出圧を発生する。デリバリパイプ５７内の燃圧
は、リターンパイプ５８の管路に介装された第２燃圧レ
ギュレータ５９により、比較的高圧（本実施例では、50
kg/mm² 。以下、高燃圧と記す）に調圧される。図中、
６０は第２燃圧レギュレータ５９に取付けられた電磁式
の燃圧切換弁であり、オン状態で燃料をリリーフして、
デリバリパイプ５７内の燃圧を所定値（例えば、3.0kg/
mm²）に低下させる。また、６１は高圧燃料ポンプ５５
の潤滑や冷却等を行った燃料を燃料タンク５０に還流さ
せるリターンパイプである。

【００３４】車室内には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）
７０が設置されており、このＥＣＵ７０には図示しない
入出力装置，制御プログラムや制御マップ等の記憶に供
される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ
等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等が具
えられ、エンジン１の総合的な制御を行っている。ＥＣ
Ｕ７０の入力側には、作動時にエンジン１の負荷となる
エアコン装置、パワーステアリング装置、自動変速装置
等の作動状況を検出するスイッチ類等が夫々接続され
（何れも図示せず）、各検出信号をＥＣＵ７０に供給し
ている。尚、ＥＣＵ７０の出力側には、上述した燃料噴
射弁４、点火コイル１９、ＥＧＲ弁４５、ＡＢＶ弁２７
等が電気的に接続される他に、図示しない各種警告灯や
機器類等が接続されている。

【００３５】ＥＣＵ７０は、上述した各種センサ類及び
スイッチ類からの入力信号に基づき、燃料噴射モードや
燃料噴射量を始めとして、点火時期やＥＧＲガスの導入
量等を決定し、燃料噴射弁４、点火コイル１９，ＥＧＲ
弁４５、ＡＢＶ弁２７等を駆動制御する。図４は、燃料
噴射制御マップを示し、エンジン１の暖機後にＥＣＵ７
０によって実行される運転モードを規定している。より
具体的には、吸気管圧力Ｐb やスロットル開度θTH等か
ら得た筒内有効圧（目標平均有効圧）Ｐe とエンジン回
転速度Ｎｅとに基づき、図４の燃料噴射制御マップから
現在の燃料噴射制御領域を検索し、燃料噴射モードと燃
料噴射量とを決定して燃料噴射弁４を駆動する他、ＡＢ
Ｖ弁２７やＥＧＲ弁４５の開弁制御等も行う。

【００３６】例えば、アイドル運転時等の低負荷・低回
転運転時には図４中の後期噴射リーン域となるため、Ｅ
ＣＵ７０は、後期噴射モード（これを後期リーンモード
ともいう）を選択すると共にＡＢＶ弁２７及びＥＧＲ弁
４０を運転状態に応じて開弁し、リーンな空燃比（本実
施例では、20〜40程度）となるように燃料を噴射する。
この時点では燃料の気化率が上昇すると共に、図５に示
したように吸気ポート１３から流入した吸気流が矢印で
示す逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴霧８１が
ピストン７のキャビティ８内に保存される。その結果、
点火時点において点火プラグ３の周囲には理論空燃比近
傍の混合気が形成されることになり、全体として極めて
リーンな空燃比（例えば、全体空燃比で40程度）でも着
火が可能となる。これにより、ＣＯやＨＣの排出が極く
少量になると共に、排気ガスの還流によってＮＯx の排
出量も低く抑えられる。そして、ＡＢＶ弁２７及びＥＧ
Ｒ弁４０を開弁することによるポンピングロスの低減も
相俟って燃費が大幅に向上する。そして、負荷の増減に
応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴射量を増減させ
ることにより行うため、制御応答性も非常に高くなる。

【００３７】尚、後期噴射モードにおいては、後述する
燃焼変動制御が実行され、ＥＧＲ量の調整等が行われ
る。また、後期噴射モードにおいては、噴射弁４から噴
射された燃料噴霧が前述した逆タンブル流に乗って、点
火プラグ３に到達しなければならない。このため、燃料
噴射開始及び終了のタイミングを正確に制御する必要が
ある。

【００３８】また、低中速走行時は、その負荷状態やエ
ンジン回転速度Ｎe に応じて、図４中の前期噴射リーン
域あるいはストイキオフィードバック域（理論空燃比フ
ィードバック制御域、これをＳ−Ｆ／Ｂ域ともいう）と
なるため、ＥＣＵ７０は、前期リーンモード又はＳ−Ｆ
／Ｂモード（この２つのモード及び後述するオープンル
ープ制御モードを総称して前期噴射モードという）を選
択すると共に、所定の空燃比となるように燃料を噴射す
る。

【００３９】すなわち、前期リーンモードでは、比較的
リーンな空燃比（本実施例では、２０〜２３程度）とな
るようにＡＢＶ弁２７の開弁量と燃料噴射量とを制御
し、Ｓ−Ｆ／Ｂモードでは、ＡＢＶ弁２７とＥＧＲ弁４
５とを開閉制御すると共に、Ｏ ₂センサ４０の出力電圧
に応じて空燃比フィードバック制御を行う。この場合
も、図６に示したように吸気ポート１３から流入した吸
気流が逆タンブル流８０を形成するため、燃料噴射開示
時期又は終了時期を調整することにより前期噴射リーン
域においても、逆タンブルによる乱れの効果でリーンな
空燃比でも着火が可能となる。Ｓ−Ｆ／Ｂ域では、比較
的高い圧縮比により大きな出力が得られると共に、Ｏ₂
フィードバック制御により空燃比が理論空燃比近傍に保
持され、燃焼変動が生じ難く、良好なドライバビリティ
が安定して得られると共に、有害排出ガス成分が三元触
媒４２により浄化されるので、ＮＯx の排出量も少ない
状態に保持される。

【００４０】そして、急加速時や高速走行時は図４中の
オープンループ制御域となるため、ＥＣＵ７０は、前期
噴射モードを選択すると共にＡＢＶ弁２７を閉鎖し、ス
ロットル開度θTHやエンジン回転速度Ｎe 等に応じて、
比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。こ
の際には、圧縮比が高いことや吸気流が逆タンブル流８
０を形成することの他、吸気ポート１３が燃焼室５に対
して略直立しているため、慣性効果によっても高い出力
が得られる。

【００４１】更に、中高速走行中の惰行運転時は図４中
の燃料カット域となるため、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を
完全に停止する。これにより、燃費が向上すると同時
に、有害排出ガス成分の排出量も低減される。尚、燃料
カットは、エンジン回転速度Ｎe が復帰回転速度より低
下した場合や、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場
合には即座に中止される。

【００４２】次に、本発明に係わる燃焼変動制御手順に
ついて図７から図１３に示すフローチャートを参照して
説明する。先ず、燃焼変動の検出手順について説明する
と、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ１７が所定クラン
ク角位置を検出する毎に図７に示す燃焼変動検出割込ル
ーチンを実行する。この割込ルーチンでは、ＥＣＵ７０
は、クランク角センサ１７からのＳＴＧ信号が入力する
毎にクランク角度位置の検出時間間隔、すなわちエンジ
ンがクランク角度で１８０°回転に要した時間Ｔi を計
測する。この計測は、例えば、ＳＴＧ信号の入力毎に図
示しないカウンタのカウンタ値を読み込むことによって
行われる（ステップＳ１０）。次いで、前回計測した値
Ｔi-1 と今回値Ｔi とに基づいてエンジンの角加速度Ａ
i を次式(M1)により求める（ステップＳ１２）。

【００４３】

【数１】

【００４４】検出した角角度Ａi は、エンジン回転速度
によって相対的にその変動の大きさが異なるので、検出
時における燃料噴射量Ｑi によって正規化し、これをＩ
ai値として記憶する（ステップＳ１４）。Ｉai＝絶対値（Ａi／Ｑi） ……(M2) 次いで、ステップＳ１６に進み、Ｉai値が所定値ＣＩa
より大であるか、すなわち回転変動から問題とすべき燃
焼変動が生じているか否かを判別する（ステップＳ１
６）。この判別結果が否定（Ｎｏ）であれば後述ステッ
プＳ１７をスキップしてステップＳ１８に進むが、肯定
（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ１７において、燃焼
変動の評価パラメータ値であるＶ値の演算を行う。すな
わち、前回値Ｖi-1 に今回ステップＳ１４で求めたＩai
値を加算してこれを今回値Ｖi として記憶し、ステップ
Ｓ１８に進む。

【００４５】Ｖi ＝Ｖi-1＋Ｉai ……(M3) このように、有意な燃焼変動が生じていると、その都度
Ｉai値が積算され、この積算は、後述する所定期間繰り
返される。ステップＳ１８では、燃焼変動検出回数ＣＮ
を計数している。すなわち、カウント値ＣＮを値１だけ
繰り上げ、これを記憶する。そして、カウント値ＣＮが
所定値ＸＣＮ（例えば、エンジン１の１２８行程数に対
応する値）に到達したか否かを判別し（ステップＳ２
０）、到達していなければ当該ルーチンを終了する一
方、所定期間（値ＸＣＮに対応する期間）に亘り燃焼変
動の検出を行う。カウント値ＣＮが所定値ＸＣＮに到達
するとステップＳ２２に進み、積算値Ｖi を燃焼変動の
評価パラメータ値Ｖs として記憶すると共に、上述した
カウンタ値ＣＮを値０にクリアして当該ルーチンを終了
する。このようにして求めた燃焼変動の評価パラメータ
値Ｖs は、所定期間（ＸＣＮ）の経過毎に更新されるこ
とになる。そして、この評価パラメータ値Ｖs は、各所
定期間における燃焼変動の大きさを表す値Ｉaiの積算値
であるが、見方を変えると所定期間における燃焼変動の
大きさの平均値を表している。

【００４６】尚、燃焼変動の評価パラメータ値として
は、この実施例ではエンジン１の角加速度を検出してこ
れを用いたが、種々の変形例が考えられ、エンジン１の
振動の大きさや筒内圧の変動等を検出してこれらの検出
値から評価パラメータ値を求めるようにしてもよい。ま
た、筒内圧Ｐi を検出し、この検出値を燃料噴射量Ｑi
で正規化した値（Ｐi／Ｑi）を評価パラメータとしても
よいし、下式(M0)から求められる燃焼指標ＢＳを評価パ
ラメータとしてもよい。

【００４７】

【数２】

【００４８】ここに、Ｐ(ATDC60)は、上死点後６０°の
筒内圧であり、燃焼圧が上昇し安定したところでの有効
圧（トルク）を意味する。Ｐ(BTDC60)は、上死点前６０
°の筒内圧であり、点火していない状態（点火直前）で
の有効圧（トルク）を意味する。Ｐ(BTDC120) は、上死
点前１２０°での筒内圧であり、実質的に圧縮される前
の有効圧（トルク）を意味する。燃焼指標ＢＳが所定値
以上になると、燃焼変動が生じていると判定すればよ
い。

【００４９】次ぎに、上述のようにして求めた燃焼変動
の評価パラメータ値ＶS に基づき、燃焼変動を制御する
手順を図８を参照して説明する。図８に示す燃焼変動制
御ルーチンは、クランク角センサ１７が所定クランク位
置でクランク角信号ＳＴＧを出力する毎に割込実行され
る。先ず、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２８において、プ
ログラム制御変数であるフラグＦＥＧＲの値が１である
か否かを判別する。この制御変数ＦＥＧＲは、後述する
ように、燃焼変動によりＥＧＲ量を減少させる制御が連
続して所定回数繰り返された場合、ＥＧＲ弁の動作に異
常がある疑いがあると判定し、これを記憶するためのも
のである。

【００５０】ステップＳ２８の判別結果が否定の場合に
は、ステップＳ３０に進み、ＥＧＲ補正量演算ルーチン
を実行する。図９及び図１０は、このＥＧＲ補正量演算
ルーチンの詳細を示し、ＥＣＵ７０は、先ず、前述の燃
焼変動検出ルーチンで更新され、記憶される評価パラメ
ータ値Ｖs が更新されたか否かを判別し（ステップＳ３
００）、更新されていない場合には、当該ルーチンを終
了すると共に、図８の燃焼変動制御ルーチンに戻ってこ
のルーチンも終了する。すなわち、所定クランク位置が
検出される毎に当該ルーチンが実行されても、評価パラ
メータ値の更新が完了していなければ、ＥＧＲ量の補正
等は行われない。

【００５１】評価パラメータ値Ｖs の更新が行われる
と、ステップＳ３０２及びステップＳ３０６の判別ステ
ップによりＶs 値に応じたＥＧＲ補正量の演算が行われ
る。より詳しくは、ステップＳ３０２ではＶs 値が所定
値ＣＶ2 より大であるか否かを判別する。所定値ＣＶ2
は、燃焼変動が大であることを判別するために実験等に
よって設定された値であって、この判別結果が否定の場
合には、ステップＳ３０４を実行せずにステップＳ３０
６に進むが、Ｖs 値が所定値ＣＶ2 より大である場合に
はステップＳ３０４が実行され、ＥＧＲ弁４５を閉じ側
に制御する補正量ΔＥＲＧの演算を行う。

【００５２】ステップＳ３０４での補正量ΔＥＲＧの演
算は、先ず、前回積値ＳＶi-1に今回評価パラメータ値
Ｖs を加算して今回積値ＳＶiを求め、これを記憶して
おく。ＳＶi＝ＳＶi-1＋Ｖs ……(E1) そして、この積値ＳＶi と評価パラメータ値Ｖs とに基
づき、補正量ΔＥＧＲを下式(E2)より求める。

【００５３】 ΔＥＧＲ＝Ｋpc＊Ｖs ＋Ｋic＊ＳＶi ……(E2) ここに、式中「＊」は乗算記号であり（以下同様）、Ｋ
pc，Ｋicは、ＥＧＲ弁閉時の比例項及び積分項のフィー
ドバックゲインである。これらの係数値Ｋpc，Ｋicは、
図１に示すＥＧＲポジションに対するＰi 変動率のグラ
フを参考にして、負の所定値に設定される。特に比例項
係数Ｋpcは、図１に２点鎖線で示すように、変動限界近
傍でのＰi 変動率の勾配と略同じ勾配になるような値
（急激に変化する値）に設定されている。

【００５４】ステップＳ３０６ではＶs 値が所定値ＣＶ
1 より小であるか否かを判別する。所定値ＣＶ1 （ＣＶ
1 ＜ＣＶ2 ）は、燃焼変動が小であることを判別するた
めに実験等によって設定された値であって、この判別結
果が否定の場合には、ステップＳ３０８を実行せずにス
テップＳ３１０に進むが、Ｖs 値が所定値ＣＶ1 より小
である場合にはステップＳ３０８が実行され、ＥＧＲ弁
４５を開き側に制御する補正量ΔＥＲＧの演算を行う。
評価パラメータ値Ｖs が所定値ＣＶ1 より小であると、
燃焼変動は小さくドライバビリティの上からは好ましい
が、排ガス特性上からは更にＥＧＲＥ量を増やしてＮＯ
x 排出量を低減させる余地があることを意味している。
そこで、評価パラメータ値Ｖs が所定値ＣＶ1 より小で
ある場合には、ＥＧＲ量を増加するようにＥＲＧ弁の目
標ポジションを開き側に補正するのである。これによっ
て、燃焼変動が小の場合には、燃焼変動が生じない範囲
でＥＧＲ量を増加させ、排ガス性能や燃費を向上させる
ことができる。

【００５５】ステップＳ３０８での補正量ΔＥＲＧの演
算は、ステップＳ３０４と同様に式(E1)により、前回積
値ＳＶi-1に今回評価パラメータ値Ｖs を加算して今回
積値ＳＶi（＝ＳＶi-1＋Ｖs）を求め、これを記憶して
おく。そして、この積値ＳＶiと評価パラメータ値Ｖs
とに基づき、補正量ΔＥＧＲを下式(E3)より求める。 ΔＥＧＲ＝Ｋpo＊Ｖs ＋Ｋio＊ＳＶi ……(E3) ここに、Ｋpo，Ｋioは、ＥＧＲ弁開時の比例項及び積分
項のフィードバックゲインであり、これらの値も図１に
示すＥＧＲポジションに対するＰi 変動率のグラフを参
考にして、正の所定値に設定される。特に比例項係数Ｋ
poは、図１に１点鎖線で示すように、ＥＧＲポジション
が変動限界以下でのＰi 変動率の勾配と略同じ勾配にな
るような値（緩やかに変化する値）に設定されている。

【００５６】Ｖs 値が所定値ＣＶ2 より大でもなく、所
定値ＣＶ1 より小でもなければ、ＥＧＲ量は適正量であ
り、ＥＧＲ弁ポジションを補正する補正量の演算は行わ
れず、ステップＳ３１０が実行される。ステップＳ３１
０では、ＥＧＲポジションの学習補正値の演算が行われ
る。先ず、今回の学習補正量ＬEGRiを次式(E4)より求め
る。

【００５７】ＬEGRi＝Ｋp＊Ｖs ……(E4) 補正係数Ｋp は、ＥＧＲポジションが閉じ側に補正され
る場合には、上述の補正係数値Ｋpcが用いられ、開き側
に補正される場合には上述の補正係数値Ｋpoを用いるの
がよいが、実験的に適宜値に設定するようにしてもよ
い。次いで、今回求めた学習補正値ＬEGRiと今まで求め
た補正値ΔＥＧＲLi-1との平均値ΔＥＧＲL を次式(E5)
より求める。

【００５８】 ΔＥＧＲL ＝α＊ΔＥＧＲLi-1＋（１−α）＊ＬEGRi ……(E5) ここに、αは平均値を求めるための重み係数であり値１
より小さい正の適宜値に設定される。αが値１に近い値
であれば、学習値ΔＥＧＲi の時間変化は小さくなる。
学習補正値の演算が終わると、図１０のステップＳ３１
１に進み、今回学習補正値ΔＥＧＲL と記憶されている
学習補正値ΔＥＧＲLEとが比較され、両者の偏差が所定
値ΔＥo より大であるか否かが判別される。偏差が小で
あれば学習補正値の更新は行われないが、今回学習補正
値と記憶されている学習補正値との乖離が大きければ
（ステップＳ３１０の判別結果が肯定の場合）、学習補
正値の記憶値ΔＥＧＲLEが今回学習補正値ΔＥＧＲL に
書き換えられ（ステップＳ３１２）、当該ルーチンを終
了する。

【００５９】上述のようにして求められたＥＧＲ補正量
ΔＥＧＲ及び学習補正値ΔＥＧＲLEは、図１１に示すＥ
ＧＲ弁駆動ルーチン（メインルーチンに組み込まれてい
る）の実行時に呼び出され、次式(M4)で示すＥＧＲ目標
ポジションＰEGR の演算に使用される。そして、ＥＧＲ
目標ポジションＰEGR の設定が終わると、その設定値に
応じた駆動信号がＥＧＲ弁４５に出力され、ＥＧＲ弁４
５を目標ポジションＰEGR に対応する位置に開弁する
（ステップＳ１１０）。

【００６０】ＰEGR ＝ＰEGR0＋ΔＥＧＲ＋ΔＥＧＲLE ……(M4) 尚、式(M4)中のＰEGR0は基本ポジションであり、エンジ
ン回転数、負荷、目標空燃比等に応じて設定される。こ
のように、ＥＧＲ量は、エンジン１の運転領域に応じて
設定される基本ポジションに対して燃焼変動に基づく補
正と学習補正とによって常時最適値に制御される。

【００６１】図８のステップＳ３０に戻り、ＥＧＲ補正
量の演算が終了すると、ステップＳ３４に進み、補正量
ΔＥＧＲが負の値であるか、すなわち、演算されたΔＥ
ＧＲ値によってＥＧＲ弁４５が閉じ側に駆動制御された
か否かを判別する。ＥＧＲ弁４５を閉じ側に駆動制御し
ない場合には、問題となるような燃焼変動が生じていな
いことを意味し、このような場合には、ステップＳ３６
においてカウンタ値Ｎを０にリセットして当該ルーチン
を終了する。

【００６２】ＥＧＲ弁４５を閉じ側に駆動制御する場合
（ステップＳ３４の判別結果が肯定の場合）、ステップ
Ｓ３８に進み、カウンタ値Ｎを値１だけ繰り上げ、ステ
ップＳ４０に進む。カウンタＮは、ＥＧＲの減量補正制
御が連続して実行された回数（期間）をカウントするた
めのものである。ステップＳ４０では、ＥＧＲの減量補
正制御が開始されてからの所定期間ＮＥＧＲに亘り連続
して実行され（Ｎ＞ＮＥＧＲが成立）、且つ、補正量Δ
ＥＧＲが所定値ＸＥを超えたか（絶対値ΔＥＧＲ＞Ｘ
Ｅ）否かを判別する。２つの条件が同時に成立しない場
合には当該ルーチンを終了するが、成立した場合にはＥ
ＧＲ弁４５のバルブ動作に異常が生じている虞があると
判定し、ステップＳ４２において故障フラグＦＥＧＲに
値１を設定した後、燃焼変動大持続時のＥＧＲ・空燃比
制御ルーチンを実行する（ステップＳ５０）。この故障
フラグＦＥＧＲが値１に一旦設定されると、前述したス
テップＳ２８における判別結果が肯定となり、その値が
０にリセットされるまでステップＳ５０のルーチンを繰
り返し実行することになる。

【００６３】図１２及び図１３は、燃焼変動大の状態が
持続した場合のＥＧＲ・空燃比制御のフローチャートを
示し、ＥＣＵ７０は、先ず、ＥＧＲ弁４５の目標ポジシ
ョンＰEGR を故障時の所定減少値、この実施例では全閉
位置に対応する値ＰEGRF0 に設定し、この設定値に対応
する駆動信号を出力する（ステップＳ５００）。ＥＧＲ
弁４５が煤等により固着して動かない場合には、このよ
うな駆動信号を出力してもＥＧＲ弁４５の弁開度は変化
しないが、故障時の制御としてはこのステップを実行さ
れる毎にＥＧＲ弁４５を全閉位置に駆動させる信号を出
力する。

【００６４】次ぎに、前述の燃焼変動検出ルーチンで更
新され、記憶される評価パラメータ値Ｖs が更新された
か否かを判別し（ステップＳ５０１）、更新されていな
い場合には、当該ルーチンを終了すると共に、図８の燃
焼変動制御ルーチンに戻ってこのルーチンも終了する。
すなわち、所定クランク位置が検出される毎に当該ルー
チンが実行されても、評価パラメータ値の更新が完了し
ていなければ、目標空燃比ＡＦの補正等は行われない。

【００６５】評価パラメータ値Ｖs の更新が行われる
と、ステップＳ５０２及びステップＳ５０４の判別ステ
ップによりＶs 値に応じた空燃比補正量の演算が行われ
る。より詳しくは、ステップＳ５０２ではＶs 値が所定
値ＣＶ2 より大であるか否かを判別する。所定値ＣＶ2
は、図９のステップＳ３０２で使用した判別値と同じで
あるが、これとは異なる判別値を設定してもよい。この
判別結果が否定の場合には、ステップＳ５０３を実行せ
ずにステップＳ５０４に進むが、Ｖs 値が所定値ＣＶ2
より大である場合にはステップＳ５０３が実行され、目
標空燃比をリッチ側に補正する補正量ΔＡＦの演算を行
う。

【００６６】ステップＳ５０３での補正量ΔＡＦの演算
は、ＥＧＲ補正量を演算した方法と同様な方法で行われ
る。より具体的には、燃焼変動評価パラメータＶS によ
り前述した式(E1)により積値ＳＶi を演算し、次ぎに、
空燃比補正量ΔＡＦを次式(F1)により演算する。 ΔＡＦ＝Ｋpr＊Ｖs ＋Ｋir＊ＳＶi ……(F1) ここに、ＫprおよびＫirは、比例項及び積分項のフィー
ドバック補正係数であり、ＥＧＲ量補正時のフィードバ
ック補正係数値Ｋpc,Ｋic（図９のステップＳ３０４参
照）と同様な考え方によってそれらの値を設定するよう
にしてもよいし、適宜実験的に設定してもよい。

【００６７】ステップＳ５０４ではＶs 値が所定値ＣＶ
1 より小であるか否かを判別する。この所定値ＣＶ1
（ＣＶ1 ＜ＣＶ2 ）も、燃焼変動が小であることを判別
するために実験等によって設定された値であって、図９
のステップＳ３０６で使用した判別値と同じであるが、
これとは異なる判別値を設定してもよい。この判別結果
が否定の場合には、ステップＳ５０５を実行せずにステ
ップＳ５０６に進むが、Ｖs 値が所定値ＣＶ1 より小で
ある場合にはステップＳ５０５が実行され、目標空燃比
をリーン側に補正する補正量ＡＦの演算を行う。評価パ
ラメータ値Ｖs が所定値ＣＶ1 より小であると、燃焼変
動は小さくドライバビリティの上からは好ましいが、排
ガス特性や燃費からはリーン燃焼を行い、ＡＢＶ弁２７
からのリーン化空気量を増やしてＮＯx 排出量の低減や
燃費の向上を図る余地があることを意味している。そこ
で、評価パラメータ値Ｖs が所定値ＣＶ1 より小である
場合には、リーン化空気量を増加するように目標空燃比
をリーン側に補正するのである。これによって、ＥＧＲ
弁４５の故障のためにＥＧＲの減量制御による燃焼変動
の制御ができない場合でも、空燃比の調整によって燃焼
変動を制御し、しかも、燃焼変動が小の場合には、燃焼
変動が生じない範囲で目標空燃比をリーン側に補正する
ことによって、排ガス性能や燃費を向上させることがで
きる。

【００６８】ステップＳ５０５での補正量ΔＡＦの演算
は、ステップＳ５０３と同様に式(E1)により、前回積値
ＳＶi-1に今回評価パラメータ値Ｖs を加算して今回積
値ＳＶi（＝ＳＶi-1＋Ｖs）を求め、これを記憶してお
く。そして、この積値ＳＶiと評価パラメータ値Ｖs と
に基づき、補正量ΔＡＦを下式(F2)より求める。 ΔＡＦ＝Ｋpl＊Ｖs ＋Ｋil＊ＳＶi ……(F2) ここに、Ｋpl，Ｋilは、比例項及び積分項のフィードバ
ックゲインであり、ＥＧＲ量補正時のフィードバック補
正係数値Ｋpo, Ｋio（図９のステップＳ３０８参照）と
同様な考え方によってそれらの値を設定するようにして
もよいし、適宜実験的に設定してもよい。尚、空燃比を
リーン側の値に補正する場合には、ΔＡＦ値は負の値に
設定される。

【００６９】Ｖs 値が所定値ＣＶ2 より大でもなく、所
定値ＣＶ1 より小でもなければ、目標空燃比ＡＦは適正
値であり、目標空燃比を補正する補正量ΔＡＦを値０に
設定して（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０７が実
行される。ステップＳ５０７では、上述のようにして求
めた補正量ΔＡＦに基づいて今回目標空燃比ＡＦi を次
式(F3)により演算する。

【００７０】ＡＦi ＝ＡＦi-1−ΔＡＦ ……(F3) 尚、前回目標空燃比ＡＦi-1 の初期値は、現在エンジン
１が運転されている領域で設定される基準目標空燃比Ａ
Ｆt に設定される。今回目標空燃比ＡＦi は、このステ
ップが繰り返し実行される毎に補正量ΔＡＦに応じて徐
々にリッチ側又はリーン側の値に変化することになる。

【００７１】上述のように今回目標空燃比ＡＦi の演算
が終わると、ステップＳ５０７において評価パラメータ
値Ｖs を値０にリセットした後、今回目標空燃比ＡＦi
と理論空燃比（例えば、１４．７）との偏差が所定値Ｘ
ＡＦ0 以下になったか（絶対値（ＡＦi −１４．７）＜
ＸＡＦ0 が成立したか）否かを判別する（ステップＳ５
０８）。所定値ＸＡＦ0 は、後期リーンモードで目標空
燃比（全体空燃比）をリッチ化していったときに、点火
プラグ３近傍の局所空燃比がオーバリッチになり、所謂
リッチ失火が生じる空燃比に基づいて設定されている。
ステップＳ５０８の判別結果が否定の場合には、ステッ
プＳ５１０に進み、引き続き後期リーンモード運転を指
令する。

【００７２】図１４は、後期リーンモード運転時に実行
されるＡＢＶ弁駆動ルーチン（メインルーチンで実行さ
れる）のフローチャートを示し、ＥＣＵ７０は、先ず、
ＡＢＶ弁２７を介して供給されるリーン化空気の補正量
ΔＱa を次式(F4)により演算する（ステップＳ１３
０）。 ΔＱa ＝（ΔＡＦ／ＡＦi）＊Ｑa ……(F4) ここに、ΔＡＦ，ＡＦi は、前述のステップＳ５０３
（又はＳ５０５）及びステップＳ５０７において演算し
た空燃比補正量及び目標空燃比である。Ｑa は、吸入空
気量であり、検出されたブースト圧Ｐb 又はスロットル
弁開度θTHとエンジン回転数Ｎe とによってマップから
求められる体積効率に、ブースト圧Ｐb を乗算すること
によって求めてもよいし、エアーフローセンサにより直
接検出するようにしてもよい。

【００７３】次ぎに、上述のようにして求めた補正量Δ
Ｑa に基づいてＡＢＶ弁２７を駆動して補正量ΔＱa だ
けリーン化空気量を減量又は増量する（ステップＳ１３
２）。このようにして、目標空燃比ＡＦi を補正量ΔＡ
Ｆにおうじてリッチ化（濃化）、又はリーン化（希薄
化）すると共に、ＡＢＶ弁２７も空燃比補正量ΔＡＦに
応じて徐々に閉弁又は開弁されるために、筒内に噴射供
給される燃料量は略一定に保持され、トルク変動が発生
せず、ドライバビリティも悪化しない。

【００７４】図１３のステップＳ５０８に戻って、この
ステップの判別結果が肯定の場合、すなわち、燃焼変動
が引き続き生じており、目標空燃比ＡＦi と理論空燃比
との偏差が所定値ＸＡF0より小になった場合、最早後期
リーンモードでの燃料制御では上述したリッチ失火が生
じる虞があり、ステップＳ５１２に進んでＡＢＶ弁２７
を全閉にする駆動信号を出力した後、ステップＳ５１４
に進み、前期ストイキモード運転の指令信号を出力す
る。この指令信号により、前述したように、主として吸
気行程において燃焼室に燃料噴射が行われ、エンジン１
への吸気は、補助的にアイドル制御弁２４から供給され
ることもあるが、主としてスロットル弁２９を介して供
給され、全体空燃比が略理論空燃比となるように調整さ
れる。この前期ストイキオモード運転では、筒内で略理
論空燃比の混合気が生成されるために、燃焼変動の少な
い安定した燃焼が得られ、ＥＧＲ弁４５の故障にも拘わ
らず、良好なドライバビリティを確保することができ
る。また、基本目標空燃比が理論空燃比に設定されるた
めに、三元触媒４２での排気ガス浄化作用を効率良く行
わせることができ、ＮＯx 等の排ガス特性も良好にな
る。

【００７５】このように、リーン燃焼時にＥＧＲ弁の故
障によりドライバビリティの悪化や排気ガス特性の悪化
の虞がある場合に、安定した燃焼が得られる前期ストイ
キオ運転に切り替え、ＥＧＲ弁４５も全閉位置に切り替
えるようにするために、故障時のフェールセーフ機能が
発揮されることになる。また、このようなフェールセー
フ機能は、特別なセンサを設ける必要がないので、低コ
ストで実現させることができる。（参考形態１）次ぎに、本発明の実施形態を説明する上で必要となる参
考形態１として上述した筒内ガソリンエンジンの前期リ
ーンモード運転時の燃焼変動を制御する装置を説明す
る。

【００７６】前期リーンモード運転時には、前述したと
おり、全体空燃比が２０〜２３程度の燃料リーン状態で
運転され、ＡＢＶ弁４５を開弁して適宜なＥＧＲ量をエ
ンジン１に還流させることによってリーン燃焼であって
もＮＯx の排出量が許容範囲内に抑制されると共に、ポ
ンピングロスが小になって燃費の向上が図られている。

【００７７】この前期リーンモード運転時にも前述した
図７の燃焼変動検出割込ルーチンが実行され、評価パラ
メータ値Ｖsが検出される。そして、図１５乃至図１６
に示す燃焼変動制御ルーチンが実行されて前述の評価パ
ラメータ値Ｖsによって燃焼変動が常時監視され、燃焼
変動の制御が実行される。参考形態１の燃焼変動制御ル
ーチンでは、ＥＣＵ７０は、先ず、図１５のステップＳ
６０においてプログラム制御変数であるフラグＦＬＧ１
に値１がセットされているか否かを判別する。このフラ
グＦＬＧ１は、後述するように燃焼変動が大であると判
定され、ＥＧＲ量を所定減少値にまで減少させる制御が
実行された場合にセットされるものであり、値１にセッ
トされるまでは後述するステップＳ６２の判別が繰り返
し実行される。

【００７８】フラグＦＬＧ１が値１ではなく、ステップ
Ｓ６０における判別結果が否定の場合には、ステップＳ
６２に進み、評価パラメータ値Ｖs が所定値ＫＶ2 より
大であるか、すなわち燃焼変動が許容できる値ＫＶ2 よ
り大であるか否かを判別する。この判別値ＫＶ2 は、第
１実施例において使用した判別値ＣＶ2 と同じ値であっ
ても構わない。所定値ＫＶ2 より大きい燃焼変動が生じ
ていない場合には、特に何もせずに当該ルーチンを終了
する。

【００７９】ステップＳ６２における判別結果が肯定
で、燃焼変動が大であると判別された場合、今回検出さ
れた評価パラメータ値Ｖs と前述の所定値ＫＶ2 との偏
差ΔＶEが演算され（ステップＳ６３）、 ΔＶE＝Ｖs−ＫＶ2 ……(G1) 次いで、偏差ΔＶE に応じてＥＧＲの補正量ΔＰEGR
を、ΔＶE ・ＰEGR マップから読み出す（ステップＳ６
４）。このマップは、前述したＥＣＵ７０の記憶装置に
予め記憶されており、ＥＧＲ弁４５の現在の目標ポジシ
ョンＰEGR と偏差ΔＶE とに応じ、ＰEGR 値が大である
ほど大きく、また、ΔＶE が大である程大きい補正量Δ
ＰEGR が算出される。これらのマップ値は実験的に求め
られ、排ガス性能と出力性能を考慮して適宜値に設定さ
れる。このように、補正量ΔＰEGR が偏差ΔＶE に応じ
た値に設定されるために、ＥＧＲ量を過剰に減量補正す
ることがなく、排気ガス特性や燃費を著しく悪化させる
ことがない。

【００８０】補正量ΔＰEGR の算出が終了すると、ＥＧ
Ｒ弁４５の今回目標ポジションＰEGRiを次式(G2)により
所定減少値に設定し、この設定値に対応する駆動信号を
出力してＥＧＲ弁４５を所定減少値まで閉弁させる。ＰEGRi＝ＰEGRi-1−ΔＰEGR ……(G2) ここに、ＰEGRi-1はＥＧＲ弁４５の前回目標ポジション
である。今回設定された所定減少値ＰEGRiは、ＥＧＲ弁
４５が正常に作動している場合には、排気ガス特性、特
にＮＯx の排出量を所定量以上に悪化させることなく、
燃焼変動を低減できる値に設定されており、場合によっ
てはＥＧＲ弁４５の全閉位置に対応する値でもよく、こ
の場合には通常燃焼変動は速やかに且つ確実に減少させ
ることができる。

【００８１】図１７は、評価パラメータ値Ｖi 、目標ポ
ジションＰEGR 、及び目標空燃比ＡＦの各時間変化を示
し、図１７（ａ）に示すようにt0時点においてＶi 値は
所定値ＫＶ2 を超えるが、ステップＳ６２においてＶs
値が所定値ＫＶ2 より大であることが判別されるのは、
t0時点より遅れ、ステップＳ２０での判別結果が肯定と
なるt1時点となる。そして、t1時点において上述のよう
にＥＧＲ弁４５がΔＰEGR だけ小さい所定減少値まで絞
られる閉弁位置まで閉じられる（図１７のt1時点）。

【００８２】次いで、ステップＳ６６においてフラグＦ
ＬＧ１に値１をセットし、ステップＳ６８においてカウ
ンタ値ＣＴを値１だけ繰り上げる（ＣＴ＝ＣＴ＋１）。
そして、カウンタ値ＣＴが所定値ＸＴ１より大であるか
否かを判別する（ステップＳ７０）。ＥＧＲ弁４５が所
定減少値まで閉弁するに要する時間まで待機するのがよ
く、ＣＴカウンタ（タイマ）はこの期間に対応して設定
された所定値ＸＴ１（ＸＴ１値は、図７のステップＳ２
０で使用される判別値ＸＣＮより充分に大きい値に設定
するのがよい）を計数ためのものである。ステップＳ７
０の判別結果が否定の場合には、ＥＧＲの減量制御中で
あり、このような場合には当該ルーチンを終了する。そ
して、次の当該ルーチンの実行時にはフラグＦＬＧ１
は、上述のステップＳ６６において値１にセットされた
ために、ステップＳ６０の判別結果は肯定となり、前述
したステップＳ６８に進み、カウンタ値ＣＴがＸＴ１値
に到達するまでこのステップ及びＳ７０が繰り返し実行
されることになる。

【００８３】ＸＴ１値に対応する期間が経過すると、ス
テップＳ７０の判別結果が肯定となり、図１６のステッ
プＳ７２が実行される。この判別ステップでは、評価パ
ラメータ値Ｖs が、所定値ＫＶ3 より大であるか否かを
判別する。所定値ＫＶ3 は、前述の所定値ＫＶ2 よりは
小であるが、ＥＧＲ弁４５が正常作動してＥＧＲ量が上
述の所定減少値に減少したときに生じる燃焼変動から求
められる値よりは大である適宜値に設定されている。

【００８４】ステップＳ７２の判別結果が否定の場合、
すなわち、Ｖs 値が所定値ＫＶ3 より小の場合には、Ｅ
ＧＲの減量制御により燃焼変動の抑制効果が充分に得ら
れたことになり、このような場合には、フラグＦＬＧ１
値を０にリセットして当該ルーチンを終える。一方、ス
テップＳ７２の判別結果が肯定の場合、すなわち、ＥＧ
Ｒの減量制御でも燃焼変動が充分に抑制されなかった場
合には、ステップＳ７４に進み、今回評価パラメータ値
ＶS と上述の所定値ＫＶ3 との偏差ΔＶA が演算され、 ΔＶA＝Ｖs−ＫＶ3 ……(G3) 次いで、偏差ΔＶA に応じて目標空燃比の補正量ΔＡＦ
を、ΔＶA ・ＡＦマップから算出する（ステップＳ７
５）。このマップも、前述したＥＣＵ７０の記憶装置に
予め記憶されており、現在の目標空燃比ＡＦと偏差ΔＶ
A とに応じ、ＡＦ値が大であるほど大きく、また、ΔＶ
A が大である程大きい補正量ΔＡＦが算出される。これ
らのマップ値は実験的に設定され、スロットル全開領域
外ではややリーンな適宜値に設定される。このように、
補正量ΔＡＦが偏差ΔＶA に応じた値に設定されるため
に、目標空燃比を過剰に濃化補正することがなく、排気
ガス特性や燃費を著しく悪化させることがない。

【００８５】次ぎに、ステップＳ７６に進み、上述のよ
うにして算出された目標空燃比の補正量ΔＡＦに応じＡ
ＢＶ弁２７により補正すべき吸気量ΔＱa を前述した式
(F3)から求める。そして、求めた補正量ΔＱa に基づき
ＡＢＶ弁２７を閉じ側に駆動し、ＡＢＶ弁２７を介して
エンジン１に供給されるリーン化空気量を補正量ΔＱa
だけ絞る（ステップＳ７８）。このようにして、ＡＢＶ
弁２７は目標開度に一気に絞られ燃焼室内の目標空燃比
は、燃料過濃側の所定濃化値まで変更されてリッチ化す
ることになる（図１７（ａ）のt2時点）。所定濃化値と
しては、燃費を所定値以上悪化させることなく燃焼変動
を低減できる値に設定すればよく、好ましくは理論空燃
比に対応する値に設定するのがよい。

【００８６】上述のようにＥＧＲ弁４５によるＥＧＲの
減量制御やＡＢＶ弁２７による空燃比リッチ化制御は、
目標弁開度に変化する弁動作に時間が掛かるが、目標ポ
ジションＰEGRや目標空燃比ＡＦをステップ状に変化さ
せるので（図１７（ｂ）及び（ｃ）参照）、燃焼変動を
応答性よく制御することができる。尚、参考形態１の燃
焼変動制御装置は、上述のように筒内噴射エンジンの前
期リーンモード運転時の燃焼変動の制御に適用したもの
を例に説明したが、吸気通路噴射型エンジンのリーン燃
焼運転時の燃焼変動の制御にも同様にして適用すること
ができる。（参考形態２）次ぎに、本発明の実施形態を説明する上で必要となる参
考形態２として上述の筒内ガソリンエンジンの前期リー
ンモード運転時の燃焼変動を制御する、参考形態１とは
類似するが別の態様の制御装置を説明する。この参考形
態２では、図１８に示すように、燃焼変動が大である状
態が検出されると（t11時点）、ＥＧＲ弁４５は、その
目標ポジション値が徐々に小さい値に設定されて徐々に
閉弁され、ＥＧＲ量が所定減少値まで徐々に減少してい
く。そして、ＥＧＲ弁４５の目標弁開度まで閉弁された
時点（t12時点）で今度は目標空燃比が燃料過濃側の所
定濃化値まで徐々に小さい値に変更されて燃焼変動を抑
制するものである。

【００８７】上述のような参考形態２に係る燃焼変動制
御の詳細を、図１９乃至図２２のフローチャートを参照
して説明する。前期リーンモード運転時には、前述した
とおり、全体空燃比が２０〜２３程度の燃料リーン状態
で運転され、ＡＢＶ弁４５を開弁して適宜なＥＧＲ量を
エンジン１に還流させることは、参考形態１と変わりが
ない。また、この前期リーンモード運転時にも前述した
図７の燃焼変動検出割込ルーチンが実行され、評価パラ
メータ値Ｖsが検出されることも変わりがない。そし
て、図１９乃至図２２に示す燃焼変動制御ルーチンが実
行されて前述の評価パラメータ値Ｖsによって燃焼変動
が常時監視され、燃焼変動の制御が以下のようにして実
行される。

【００８８】参考形態２の燃焼変動制御ルーチンでは、
ＥＣＵ７０は、先ず、図１９のステップＳ８０〜Ｓ８２
においてフラグＦＬＧ２〜ＦＬＧ４に値１がセットされ
ているか否かを判別する。これらのフラグはプログラム
制御変数であり、後述するように評価パラメータ値Ｖs
や目標ポジション値ＰEGRに応じて設定され、それらの
初期値は０である。

【００８９】燃焼変動が検出されない間は、ステップＳ
８０乃至Ｓ８２の各判別結果は否定であり、ステップＳ
８３に進み、評価パラメータ値Ｖs が所定値ＫＶ12より
大であるか、すなわち燃焼変動が許容できる値より大で
あるか否かを判別する。この判別値ＫＶ12は、第２実施
例において使用した判別値ＫＶ2 と同じ値であっても構
わない。Ｖs 値が所定値ＫＶ12より大きいような燃焼変
動が生じていない場合には、特に何もせずに当該ルーチ
ンを終了する。

【００９０】ステップＳ８３における判別結果が肯定
で、燃焼変動が大であると判別された場合（図１８のt1
1時点）、参考形態１の場合と同様にして今回検出され
た評価パラメータ値Ｖsと前述の所定値ＫＶ12との偏差
ΔＶEが演算され（ステップＳ８４）、 ΔＶE＝Ｖs−ＫＶ12 ……(G4) 次いで、偏差ΔＶEに応じてＥＧＲの補正量ΔＰEGRを、
ΔＶE・ＰEGRマップから読み出す（ステップＳ８５）。
このマップは、前述した参考形態１のマップと同じもの
でもよいが、参考形態２に適合する別のマップでもよ
く、そのマップ値は参考形態１と同様に予め実験的に求
められ、燃焼限界よりやや閉じ側の値に設定されてＥＣ
Ｕ７０の記憶装置に記憶されている。このように、補正
量ΔＰEGRが偏差ΔＶEに応じた値に設定されるために、
ＥＧＲ量を過剰に減量補正することがなく、排気ガス特
性や燃費を著しく悪化させることがない。

【００９１】補正量ΔＰEGR の算出が終ると、ＥＧＲ弁
４５の前回目標ポジションＰEGRi-1を閉弁開始位置ＰEG
RS（＝ＰEGRi-1）として記憶しておく。そして、フラグ
ＦＬＧ４に値１をセットして次ぎのステップＳ８６に進
む。ステップＳ８６では、ＥＧＲ弁４５の今回目標ポジ
ションＰEGRiを次式(G5)から求める。また、次式(G6)に
よりステップＳ８５で算出した補正量ΔＰEGR を初期値
としてこの値から順次所定量ＫEGR 宛減算していき、減
算毎に今回補正残量ΔＰEGRiとして記憶する。

【００９２】ＰEGRi＝ＰEGRi-1−ＫEGR ……(G5) ΔＰEGRi＝ΔＰEGRi-1−ＫEGR ……(G6) ここに、ＰEGRi-1はＥＧＲ弁４５の前回目標ポジション
値である。そして、式(G6)により求めた今回補正値量Δ
ＰEGRiが０以下になったか否かを判別し（ステップＳ８
７）、０以下でなければステップＳ８８に進み、上式(G
5)で求めた今回目標ポジション値ＰEGRiに対応する駆動
信号を出力してＥＧＲ弁４５を今回目標ポジション値Ｐ
EGRiまで閉弁させる。ステップＳ８７の判別結果が否定
である間は、ステップＳ８２におけるフラグ値ＦＬＧ４
の判別によりステップＳ８６とステップＳ８７が繰り返
し実行され、図１８（ｂ）のt11 時点とt12 時点間に示
すように目標ポジション値ＰEGR が徐々により小さい値
に設定されていき、ＥＧＲ弁４５は徐々に閉じられる。

【００９３】一方、ステップＳ８７において式(G6)によ
り求めた今回補正残量ΔＰEGRiが０以下であると判別さ
れる場合には、ステップＳ８９が実行され、今回目標ポ
ジション値が次式(G7)により計算し直される。ＰEGRi＝ＰEGRS−ΔＰEGR ……(G7) 尚、上式(G7)の値ＰEGRS及び値ΔＰEGRは、ステップＳ
８５において算出され、記憶された値が使用される。こ
のように設定された今回目標ポジション値ＰEGRiはＥＣ
Ｕ７０の記憶装置に記憶されると共に、この目標ポジシ
ョン値に対応する駆動信号が常時出力されてＥＧＲ弁４
５の弁位置を今回目標ポジション値ＰEGRiに保持する。

【００９４】このようにＥＧＲ弁４５を閉弁してＥＧＲ
量を、ポジション値で補正量ΔＰEGRだけ小さい所定減
少値に減少させることによって、ＥＧＲ弁４５が正常に
作動している場合には、排気ガス特性、特にＮＯxの排
出量を所定量以上に悪化させることなく、燃焼変動を低
減させることができる。この参考形態２の場合も、上述
の所定減少値はＥＧＲ弁４５の全閉位置に対応する値で
もよく、この場合には通常燃焼変動は速やかに且つ確実
に減少させることができる。

【００９５】尚、ステップＳ８９において、目標ポジシ
ョン値ＰEGRiの出力が終わるとフラグＦＬＧ３に値１を
セットすることによって、ＥＧＲの減量制御が終了した
ことを記憶する。ＥＧＲの減量制御が終わると、ステッ
プＳ９０が実行され、今回評価パラメータ値Ｖs が前述
の判別値ＫＶ12より大である否かを再び判別する。この
判別結果が肯定であれば、ＥＧＲの減量制御を行ったに
も拘わらず上述したステップＳ８３での判別結果と同じ
であり、燃焼変動は依然として大であることを意味す
る。すなわち、ＥＧＲ弁４５を閉じ側に駆動したにも拘
わらずＥＧＲ弁４５が煤等で固着し、閉弁できずに故障
している虞が大である。このような場合には、ＥＧＲ弁
４５が故障であると判定して故障フラグをセットし、図
示しない警告灯を点灯する、等によりＥＧＲ弁４５が故
障していることを記憶し、又運転者等に故障しているこ
とを警告する（ステップＳ９１）。そして、ＥＣＵ７０
は、故障フラグによって予め決められた故障時の制御、
例えば後期噴射リーンモード運転及び前期噴射リーンモ
ード運転を禁止し、ストイキオフィードバック運転を実
行する。この故障フラグは、イグニッションキースイッ
チがオフにされてエンジン１を一旦不作動にした後、再
度イグニッションキースイッチをオンにした場合にリセ
ットするようにしてもよい。この場合、エンジン再始動
時にＥＧＲ弁４５が依然故障した状態にあると、ステッ
プＳ９１により再び故障フラグがセットされる。

【００９６】ステップＳ９０の判別結果が否定の場合に
は、ＥＧＲの減量制御により燃焼変動の抑制効果があっ
たことを意味し、この場合にはＥＧＲ弁４５は作動して
おり、故障ではないので前述のステップＳ９１を飛ばし
てステップＳ９２に進む。このステップでは、評価パラ
メータ値Ｖsが判別値ＫＶ13より大であるか否かを判別
する。この判別値ＫＶ13は、前述の判別値ＫＶ12よりは
小に設定してあり、参考形態１の判別値ＫＶ2と同じ値
であってもよい。又、第１実施例の判別値ＣＶ1より大
きい値に設定するのが望ましい。

【００９７】ステップＳ９２の判別結果が否定の場合に
は、ＥＧＲの減量制御により燃焼変動は充分に抑制する
ことができたと判断し、後述する空燃比の調整による燃
焼変動の制御は行われない。そして、フラグＦＬＧ３，
ＦＬＧ４をそれぞれ値０にリセットして当該ルーチンを
終了する。ステップＳ９２の判別結果が肯定の場合に
は、ＥＧＲの減量制御では燃焼変動の抑制効果はあった
が、その効果が充分でなかったと判断してステップＳ９
４以下の空燃比による燃焼変動の制御が行われる。ステ
ップＳ９４では、今回評価パラメータ値Ｖsと上述の所
定値ＫＶ13との偏差ΔＶAが演算され、 ΔＶA＝Ｖs−ＫＶ13 ……(G7) 次いで、偏差ΔＶAに応じて目標空燃比の補正量ΔＡＦ
をΔＶA・ＡＦマップから算出する（ステップＳ９
５）。このマップは、参考形態１で使用したマップと同
じものを使用してもよいし、参考形態２に適合したマッ
プを実験的に適宜設定するようにしてもよい。このよう
に、補正量ΔＡＦが偏差ΔＶAに応じた値に設定される
ために、目標空燃比を過剰に濃化補正することがなく、
排気ガス特性や燃費を著しく悪化させることがない。

【００９８】次ぎに、ステップＳ９６においてフラグＦ
ＬＧ２に値１をセットした後、ステップＳ９７に進み、
ＡＢＶ弁２７を介してエンジン１に供給されるリーン化
空気の補正量ΔＱa を算出することになる。このステッ
プＳ９７での補正量の算出は、フラグＦＬＧ２に値１が
セットされたために、以後前述したステップＳ８０の判
別により、直ちにステップＳ９７が実行されることにな
り、このステップＳが繰り返し実行される。

【００９９】ステップＳ９７での今回補正量ΔＱaiの算
出は、式(G8),(G9)により求める。ＡＦi＝ＡＦi-1−ｄAF …… (G8) ΔＱai＝（ｄAF／ＡＦi）＊Ｑai …… (G9) ΔＡＦi＝ΔＡＦi-1−ｄAF ……(G10) ここに、ｄAFは、エンジンの１工程当たりの空燃比のリ
ッチ化速度を決定する所定濃化量（補正量）であり、こ
の値を大に設定すると燃焼変動は迅速に抑制されるが、
トルク変動が生じる虞があるので、これらを考慮して適
宜値に設定される。ＡＦi ，ＡＦi-1は、それぞれ今回
及び前回の目標空燃比である。ΔＡＦiは、今回時点に
おける補正残量を意味し、ステップＳ９５で求めた補正
量ΔＡＦを初期値として、前回時点の補正残量ΔＡＦi-
1 から毎回所定濃化量ｄAF宛減算することによって求め
られる。

【０１００】上述のように補正量ΔＱaiが演算される
と、求めた補正量ΔＱaiに基づきＡＢＶ弁２７を閉じ側
に駆動し、ＡＢＶ弁２７を介してエンジン１に供給され
るリーン化空気量を補正量ΔＱaiだけ絞る（ステップＳ
９８）。このようにして、ステップＳ９７及びＳ９８が
繰り返し実行されることにより、目標空燃比ＡＦが図１
８（ｃ）に示すように所定濃化値に向かって徐々に濃化
（リッチ化）されると共に、ＡＢＶ弁２７を介してエン
ジン１に供給されるリーン化空気も所定濃化量ｄAFに対
応して徐々に絞られていくので、燃料噴射弁４から筒内
に噴射供給される燃料量は略一定に保持され、必要トル
クを確保しながら燃焼変動の生じ難い空燃比（所定濃化
値）での運転に移行していく。

【０１０１】そして、ステップＳ９７において演算され
る空燃比補正残量ΔＡＦi が値０以下になると（ステッ
プＳ９９の判別結果が肯定、図１８（ｃ）のt13 時
点）、ステップＳ１００においてフラグＦＬＧ２を値０
にリセットして当該ルーチンを終了する。フラグＦＬＧ
２がリセットされると再びステップＳ９２の判別が実行
される。空燃比リッチ化制御により燃焼変動が充分に抑
制され、評価パラメータ値Ｖs が所定判別値ＫＶ13以下
になっていればステップＳ９３において、フラグＦＬＧ
３，４を夫々値０にリセットして当該ルーチンを終了さ
せる。一方、ステップＳ９２の判別結果が否定の場合に
は、再びステップＳ９４以下の各ステップを実行して評
価パラメータ値Ｖs と所定判別値ＫＶ13との偏差ΔＶA
に応じた濃化量だけ空燃比を濃化していく。

【０１０２】尚、参考形態２においても燃焼変動制御装
置は、上述のように筒内噴射エンジンの前期リーンモー
ド運転時の燃焼変動の制御に適用したものを例に説明し
たが、吸気通路噴射型エンジンのリーン燃焼運転時の燃
焼変動の制御にも同様にして適用することができる。（第２実施例）次ぎに、前述した参考形態２の変形例である第２実施例
について説明する。この第２実施例でも上述の筒内ガソ
リンエンジンの前期リーンモード運転時の燃焼変動の制
御を例に説明するが、吸気通路噴射型エンジンのリーン
燃焼運転時の燃焼変動の制御にも同様にして適用するこ
とができる。

【０１０３】この実施例では、図２３に示すように、燃
焼変動の大である状態が検出されると（t21時点）、Ｅ
ＧＲ量が所定減少値（ＥＧＲ弁４５の目標ポジション値
に関して言えばΔＰEGRに対応する値）よりも減少量の
小さい中間減少値（図中ΔＰEGRMに対応する値）に一旦
変更される。そして、ＥＧＲ量を上記中間減少値に減少
させた後、前述の所定減少値に向かって徐々に減少させ
る（図２３のt21時点からt22時点間）。このときのＥＧ
Ｒ量の漸減量は、参考形態２の補正量ＫEGRと同じ値に
設定しても良いし、第２実施例に適合する値に設定する
ようにしてもよい。ＥＧＲ量が所定減少値に到達すると
（t22時点）、タイマにより経過時間を計測して所定期
間Ｔ1だけ待機する。ＥＧＲの減量制御が終了し、ＥＧ
Ｒ量が安定するのを待って空燃比リッチ化制御を開始す
ることにより、ＥＧＲの影響によって空燃比がばらつく
ことが防止できる。上述の漸減量ＫEGRを微少値に設定
してＥＧＲ量を緩やかに減少させる場合には、所定期間
Ｔ1は０であっても良い。すなわち、待機期間を設けな
くてもよい。又、タイマによる経過時間の計測は、場合
によってはＥＧＲ量を上述の中間減少値に減少させた時
点（図２３のt21時点）から開始してもよい。

【０１０４】所定期間Ｔ1が経過した時点（図２３のt23
時点）で、参考形態２と同様に、評価パラメータ値Ｖs
が所定判別値ＫＶ23より大であるか否かが判別され、こ
の判別によって燃焼変動が充分に抑制されていないと判
別されると（Ｖs＞ＫＶ23）、空燃比のリッチ化制御が
開始される。この空燃比リッチ化制御では、目標空燃比
ＡＦが燃料過濃側の所定濃化値（補正量ΔＡＦだけ小の
値）よりも濃化量の小さい中間濃化値（ΔＡＦMだけ小
さい値、ここに、ΔＡＦM＜ΔＡＦ）に一旦変更され
る。このように、目標空燃比を一旦中間濃化値に設定す
ることにより、一気に所定濃化値までリッチ化（濃化）
するよりも燃費の著しい悪化を防止することができる。
そして、目標空燃比ＡＦを一旦中間濃化値に変更した後
（図２３（ｃ）のt23時点）、上述の所定濃化値に向か
って徐々に小さい値に変更されていく。この場合の目標
空燃比の漸減量ｄAFは参考形態２で使用した値と同じも
のであっても良いし、第２実施例に適合する値に実験的
に設定してもよい。このように、目標空燃比の過度の濃
化は燃費の著しい悪化の虞があり、中間濃化値から目標
空燃比を徐々に濃化させることによりこれを防止してい
る。

【０１０５】尚、上述の所定減少値や所定中間値は、評
価パラメータ値Ｖs と所定判別値ＫＶ22との偏差の大き
さに応じて、所定濃化値や中間濃化値は、評価パラメー
タ値Ｖs と所定判別値ＫＶ23との偏差の大きさに応じて
夫々設定することが好ましい。これにより、ＥＧＲ量を
過剰に減量補正したり、目標空燃比を過剰に濃化補正す
ることがなくなり、排ガス性能や燃費の著しい悪化を防
止することができる。

【０１０６】上述のような燃焼変動の制御の具体的な手
順は、参考形態１の図１５から図１６に示すフローチャ
ートや参考形態２の図１９から図２２に示すフローチャ
ートを参考にすれば容易に理解できるので、フローチャ
ートによる説明は省略する。（第３実施例）図２４に示す第３実施例は、図２３に示す第２実施例の
更なる変形例であり、図２４（ａ）に示すt31時点で燃
焼変動が大であると判定されると、ＥＧＲ量が所定減少
値（図２４（ｂ）に示すように、ＥＧＲ弁４５の目標ポ
ジション値に関して言えばΔＰEGRだけ閉弁した位置に
対応する値）よりも減少量の小さい中間減少値（図中Δ
ＰEGRMに対応する値）まで徐々に減量される（図２４の
t31時点からt32時点間）。このときのＥＧＲ量の漸減量
も、参考形態２の補正量ＫEGRと同じ値に設定しても良
いし、第３実施例に適合する値に設定するようにしても
よい。そして、ＥＧＲ量を上記中間減少値に減少させた
後（図２４（ｂ）のt32時点）、前述の所定減少値に一
気に減少させる。ＥＧＲ量を所定減少値に減少させると
（t32時点）、タイマにより経過時間を計測して所定期
間Ｔ2だけ待機する。この場合にもＥＧＲの減量制御が
終わってＥＧＲ量が安定するまで待って空燃比のリッチ
化制御を開始することにより、ＥＧＲの影響による空燃
比のばらつきを防止する。

【０１０７】所定期間Ｔ2が経過した時点（図２４のt33
時点）で、参考形態２と同様に、評価パラメータ値Ｖs
が所定判別値ＫＶ33より大であるか否かが判別され、こ
の判別によって燃焼変動が充分に抑制されていないと判
別されると（Ｖs＞ＫＶ33）、空燃比のリッチ化制御が
開始される。この空燃比リッチ化制御では、目標空燃比
ＡＦが燃料過濃側の所定濃化値（補正量ΔＡＦだけ小の
値）よりも濃化量の小さい中間濃化値（ΔＡＦMだけ小
さい値、ここに、ΔＡＦM＜ΔＡＦ）に向けて徐々に濃
化され、目標空燃比ＡＦを一旦中間濃化値に濃化した後
（図２４（ｃ）のt34時点）、上述の所定濃化値に一気
に変更される。この場合の目標空燃比の漸減量ｄAFは参
考形態２で使用した値と同じものであっても良いし、第
３実施例に適合する値に実験的に設定してもよい。

【０１０８】尚、上述の所定減少値や所定中間値は、評
価パラメータ値Ｖs と所定判別値ＫＶ32との偏差の大き
さに応じて、所定濃化値や中間濃化値は、評価パラメー
タ値Ｖs と所定判別値ＫＶ33との偏差の大きさに応じて
夫々設定することが好ましい。これにより、ＥＧＲ量を
過剰に減量補正したり、目標空燃比を過剰に濃化補正す
ることがなくなり、排ガス性能や燃費の著しい悪化を防
止することができる。

【０１０９】この第３実施例の燃焼変動の制御の具体的
な手順は、参考形態１の図１５から図１６に示すフロー
チャートや参考形態２の図１９から図２２に示すフロー
チャートを参考にすれば容易に理解できるので、フロー
チャートによる説明は省略する。以上のように本発明の
種々の実施例を説明したが、本発明による燃焼変動の制
御は、種々の別の態様が考えられ、例えば図２３（ｂ）
に示すＥＧＲの減量制御と、図２４（ｃ）に示す空燃比
リッチ化制御とを組み合わせることもできる。

【０１１０】又、上述の空燃比のリッチ化手段ではエア
バイパスバルブの開度を変化させることよって空燃比を
リッチ化しているが、燃料噴射量を変更することによっ
てもリッチ化が可能である。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃エン
ジンの燃焼変動制御装置によれば、燃焼変動検出手段に
よって内燃エンジンの燃焼変動を検出し、燃焼変動に関
する評価パラメータ値を演算し、判定手段よって前記評
価パラメータ値が所定値以上であるとき燃焼悪化と判定
し、排気ガス還流装置によって排気系から吸気系に還流
させる排気ガスの還流量を制御し、排気ガス還流量補正
手段によって前記判定手段により燃焼悪化が判定された
とき、排気還流量を所定減少値まで減少させ、空燃比変
更手段によって、排気ガス還流量補正手段による排気ガ
ス還流量の減少が開始されてから所定期間経過後に目標
空燃比を燃料過濃側の所定濃化値まで変更するように
し、しかも、排気ガス還流量補正手段は、判定手段によ
り燃焼悪化が判定されたとき、排気ガス還流量を前記所
定減少値によりも減少量の小さい中間減少値に一旦変更
し、当該中間減少値に到るまでの排気ガス還流量の減少
割合を、中間減少値から所定減少値に到るまでの排気ガ
ス還流量の減少割合と異ならせるようにしたので、エン
ジンの燃焼変動に対してＥＧＲ量の調整と空燃比の調整
とを組み合わせて、燃焼悪化に対して影響力が大きいＥ
ＧＲ量を先ず低減し、速やかに燃焼悪化を低減させる一
方、所定期間遅延させて空燃比を濃化することにより、
効果的に失火やエンジンストールを防止することがで
き、ドライバビリティの悪化や排気ガス特性の悪化を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＧＲ量に関連するＥＧＲ弁ポジションと燃焼
変動に関連する筒内圧変動率との関係を示すグラフであ
る。

【図２】本発明に係るエンジン制御装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図３】実施例に係る筒内噴射ガソリンエンジンの縦断
面図である。

【図４】エンジン筒内平均有効圧Ｐｅとエンジン回転数
Ｎｅとに応じて規定され、後期噴射リーン運転域、前期
噴射リーン運転域、前期噴射ストイキオフィードバック
運転域等を示す燃料噴射制御マップである。

【図５】後期噴射モード時の燃料噴射形態を示す、燃焼
室透視図である。

【図６】前期噴射モード時の燃料噴射形態を示す、燃焼
室透視図である。

【図７】燃焼変動の評価パラメータ値を演算する手順を
示す、燃焼変動検出割込ルーチンのフローチャートであ
る。

【図８】第１実施例の燃焼変動制御の手順を説明する、
燃焼変動制御ルーチンのフローチャートである。

【図９】図８のステップＳ３０において実行され、ＥＧ
Ｒの補正量を演算する手順を説明するための、ＥＧＲ補
正量演算ルーチンのフローチャートである。

【図１０】図９のフローチャートに続く、ＥＧＲ補正量
演算ルーチンのフローチャートの残部である。

【図１１】ＥＧＲ弁の駆動手順を示す、ＥＧＲ弁駆動ル
ーチンのフローチャートである。

【図１２】図８のステップＳ５０において実行され、燃
焼変動が大の状態が持続した場合のＥＧＲ量及び空燃比
の制御手順を示す、ＥＧＲ・空燃比制御ルーチンのフロ
ーチャートの一部である。

【図１３】図１２のフローチャートに続く、ＥＧＲ・空
燃比制御ルーチンのフローチャートの残部である。

【図１４】ＡＢＶ弁の駆動手順を示す、ＡＢＶ弁駆動ル
ーチンのフローチャートである。

【図１５】第２実施例の燃焼変動制御の手順を説明す
る、燃焼変動制御ルーチンのフローチャートの一部であ
る。

【図１６】図１５のフローチャートに続く、燃焼変動制
御ルーチンの残部のフローチャートである。

【図１７】第２実施例の燃焼変動制御における燃焼変動
評価パラメータ値Ｖi 、ＥＧＲ弁目標ポジション値ＰEG
R 、及び目標空燃比ＡＦの時間変化の関係を示すグラフ
である。

【図１８】第３実施例の燃焼変動制御における燃焼変動
評価パラメータ値Ｖi 、ＥＧＲ弁目標ポジション値ＰEG
R 、及び目標空燃比ＡＦの時間変化の関係を示すグラフ
である。

【図１９】第３実施例の燃焼変動制御の手順を説明す
る、燃焼変動制御ルーチンのフローチャートの一部であ
る。

【図２０】図１９のフローチャートに続く、燃焼変動制
御ルーチンのフローチャートの他の一部である。

【図２１】図２０のフローチャートに続く、燃焼変動制
御ルーチンのフローチャートの他の一部である。

【図２２】図２１のフローチャートに続く、燃焼変動制
御ルーチンのフローチャートの残部である。

【図２３】第４実施例の燃焼変動制御における燃焼変動
評価パラメータ値Ｖi 、ＥＧＲ弁目標ポジション値ＰEG
R 、及び目標空燃比ＡＦの時間変化の関係を示すグラフ
である。

【図２４】第５実施例の燃焼変動制御における燃焼変動
評価パラメータ値Ｖi 、ＥＧＲ弁目標ポジション値ＰEG
R 、及び目標空燃比ＡＦの時間変化の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１エンジン４燃料噴射弁５燃焼室１７クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）２４アイドル制御弁２７ＡＢＶ弁４４ＥＧＲパイプ４５ＥＧＲ弁７０電子制御装置（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ３４５３４５Ａ３６８３６８Ｓ３７６３７６ＣＦ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ５５０Ｇ５５０Ｌ５５０Ｒ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 21/08 301 F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 F02D 43/00 301 F02D 45/00 301 F02D 45/00 345 F02D 45/00 368 F02D 45/00 376 F02M 25/07 550

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの燃焼変動を検出し、燃焼
変動に関する評価パラメータ値を演算する燃焼変動検出
手段と、前記評価パラメータ値が所定値以上であるとき燃焼悪化
と判定する判定手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの還流量を制御
する排気ガス還流装置と、前記判定手段により燃焼悪化が判定されたとき、排気還
流量を所定減少値まで減少させる排気ガス還流量補正手
段と、及び該排気ガス還流量補正手段による排気ガス還流量の減少
が開始されてから所定期間経過後に目標空燃比を燃料過
濃側の所定濃化値まで変更する空燃比変更手段とを備
え、前記排気ガス還流量補正手段は、前記判定手段により燃
焼悪化が判定されたとき、排気ガス還流量を前記所定減
少値よりも減少量の小さい中間減少値に一旦変更し、当
該中間減少値に到るまでの排気ガス還流量の減少割合
は、中間減少値から前記所定減少値に到るまでの排気ガ
ス還流量の減少割合と異なることを特徴とする、内燃エ
ンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項２】前記所定減少値は、排気ガス中の特定の排
気ガス成分が所定量以上悪化しない値に設定されること
を特徴とする、請求項１記載の内燃エンジンの燃焼変動
制御装置。
【請求項３】前記所定濃化値は、燃費が所定値以上悪
化しない値に設定されることを特徴とする、請求項１記
載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項４】前記所定減少値は、前記排気ガス還流装
置が全閉となる値に設定されることを特徴とする、請求
項１記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項５】前記燃焼変動検出手段が求めた評価パラ
メータ値と前記所定値との偏差を求め、該偏差が判別閾
値を超えたとき、前記排気ガス還流量補正手段は、排気
ガス還流量を前記中間減少値に減少させることを特徴と
する、請求項１記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装
置。
【請求項６】前記中間減少値は、前記偏差の大きさに
応じて補正されることを特徴とする、請求項５の内燃エ
ンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項７】排気ガス還流量を前記中間減少値に減少
させた後、前記所定減少値へ徐々に減少させることを特
徴とする、請求項１乃至６の何れか記載の内燃エンジン
の燃焼変動制御装置。
【請求項８】前記所定期間は、排気ガス還流量の減少
が開始されてから排気ガス還流量が前記所定減少値にな
るまでの期間であることを特徴とする、請求項１乃至７
の何れか記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項９】前記空燃比変更手段は、排気ガス還流量
の減少が開始されてから所定期間経過後、前記燃焼変動
検出手段が求めた評価パラメータ値が第２所定値を超え
たときに、目標空燃比を燃料過濃側の所定濃化値へ変更
することを特徴とする、請求項１乃至８の何れか記載の
内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１０】前記空燃比変更手段は、目標空燃比を
前記所定濃化値まで徐々に変化させることを特徴とす
る、請求項１乃至９の何れか記載の内燃エンジンの燃焼
変動制御装置。
【請求項１１】前記空燃比変更手段は、目標空燃比を
前記所定濃化値に変更することを特徴とする、請求項１
乃至９の何れか記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装
置。
【請求項１２】前記空燃比変更手段は、目標空燃比を
前記所定濃化値よりも燃料希薄側の中間濃化値に一旦変
更することを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか記
載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１３】前記空燃比変更手段は、前記所定期間
経過後に前記燃焼変動検出手段が求めた評価パラメータ
値と前記第２所定値との第２偏差を求め、該第２偏差が
第２判別閾値を超えたとき、目標空燃比を前記中間濃化
値に変化させることを特徴とする、請求項１２記載の内
燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１４】前記中間濃化値は、前記第２偏差の大
きさに応じて補正されることを特徴とする、請求項１３
記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１５】目標空燃比を前記中間濃化値に変化さ
せた後、前記所定濃化値へ徐々に変化させることを特徴
とする、請求項１２乃至１４の何れか記載の内燃エンジ
ンの燃焼変動制御装置。
【請求項１６】前記所定期間が経過しても前記評価パ
ラメータが前記所定値を超える場合には、前記排気ガス
還流装置が故障していると判定する故障判定手段を備え
てなることを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか記
載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１７】前記排気ガス還流装置は、排気ガスを
排気系から吸気系に還流させる排気通路と、該排気通路
途中に配設され、排気ガス還流量を調整する排気還流弁
とを備え、前記燃焼変動検出手段が求める評価パラメー
タ値の平均値を求め、該平均値に基づいて前記排気還流
弁の弁開度基準位置を補正することを特徴とする、請求
項１乃至１６の何れか記載の内燃エンジンの燃焼変動制
御装置。
【請求項１８】前記評価パラメータ値が前記所定値以
下のとき、前記排気ガス還流量補正手段による排気ガス
還流量の減少を停止させる停止手段を備えてなることを
特徴とする、請求項１乃至１７の何れか記載の内燃エン
ジンの燃焼変動制御装置。
【請求項１９】前記評価パラメータ値が前記所定値以
下のとき、前記空燃比変更手段による目標空燃比の変更
を停止する第２停止手段を備えてなることを特徴とす
る、請求項１乃至１８の何れか記載の内燃エンジンの燃
焼変動制御装置。
【請求項２０】前記評価パラメータ値が前記所定値よ
り小さい値に設定される第３所定値以下になったとき、
前記排気ガス還流量補正手段は、排気ガス還流量を増加
させることを特徴とする、請求項１乃至１９の何れか記
載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。
【請求項２１】前記評価パラメータ値が前記所定値よ
り小さい値に設定される第４所定値以下になったとき、
前記空燃比変更手段は、目標空燃比を燃料希薄側の値に
徐々に変更させることを特徴とする、請求項１乃至２０
の何れか記載の内燃エンジンの燃焼変動制御装置。