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JP3448870B2 - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents
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JP3448870B2 - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼制御装置

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JP3448870B2 JP52647198A JP52647198A JP3448870B2 JP 3448870 B2 JP3448870 B2 JP 3448870B2 JP 52647198 A JP52647198 A JP 52647198A JP 52647198 A JP52647198 A JP 52647198A JP 3448870 B2 JP3448870 B2 JP 3448870B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内燃機関の排気系から排出された排気の一
部を該内燃機関の吸気系に再循環させる内燃機関の燃焼
制御装置に関する。
背景技術 従来、一般の車載用エンジンにおいては、燃料噴射弁
からの燃料は吸気ポートに噴射され、燃焼室には燃料と
空気との均質混合気が供給される。かかるエンジンで
は、アクセル操作に対応して作動するスロットルバルブ
によって吸気通路が開閉され、この開閉により、エンジ
ンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果的には燃料と
空気とが均質に混合された気体の量）が調整され、もっ
てエンジン出力が制御される。
しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技術では、ス
ロットルバルブの絞り動作に伴って大きな吸気負圧が発
生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低くなる。
これに対し、スロットルバルブの絞りを小とし、かつ燃
焼室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近
傍に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高め
て、着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」
という技術が知られている。
この技術を取り入れたエンジンには、点火プラグ周り
に向けて燃料を直接噴射供給する成層燃焼用の燃料噴射
弁が設けられている。そして、エンジンの低負荷時に
は、成層燃焼用の燃料噴射弁から燃料を噴射させること
により、点火プラグ周りに燃料を偏在供給するとともに
スロットルバルブを開き、上記「成層燃焼」を実行す
る。これにより、燃費の向上が図られるとともに、ポン
ピングロスの低減が図られるようになっている。
さらに、こうしたエンジンでは、例えば特開平７−11
9513号公報に記載された装置のように、排気ガス再循環
（EGR）機構を設けてエミッションの低減を図るように
している。このEGR機構は、エンジンの排気通路と吸気
通路とを連通するEGR通路及び同EGR通路を開閉するため
のEGRバルブを備えている。そして、エンジンが低負荷
域にあるとき、EGRバルブを開閉制御することにより、
負荷が高くなるほど再循環される排気の量（EGR量）を
減量するようにしている。このような制御を行うことに
より、空気過剰率の低下が図られ、もって触媒装置にお
ける窒素酸化物の浄化性能の向上が図られるようにな
る。
また、上記公報には、EGR量を制御することにより、
エンジンのトルク変動（出力変動）を目標値に近づけ、
トルク変動抑制とエミッション低減との両立を図る技術
も開示されている。即ち、トルク変動が目標値よりも大
きくなったときには、EGR量を減量することにより同ト
ルク変動を目標値以下に抑える。そして、トルク変動が
目標値よりも小さくなったときには、EGR量を増量する
ことにより同トルク変動を目標値に近づけるとともに、
エンジンから排出される窒素酸化物の量を低減させるよ
うにしている。
ところで、上記「成層燃焼」の実行時には、EGR量の
増減とトルク変動との関係は、燃料噴射量を一定とする
条件のもとで図22に示すようになる。即ち、EGR量が少
ない領域では、同EGR量の増減に伴って変化するトルク
変動の変化量は小さく、EGR量が多い領域では同EGR量の
増減に伴って変化するトルク変動の変化量は大きくな
る。なお、EGR量が少ない領域において、同EGR量の変化
に伴って変化するトルク変動の変化量が小さいのは、
「成層燃焼」では点火プラグの周りに燃料の濃い混合気
が存在し、EGR量の変化によって混合気の燃焼状態が変
化しにくいためである。
EGR量とトルク変動とのこのような関係において、
今、同図22のＡ点上にEGR量があるとすると、トルク変
動は目標値よりもかなり小さい状態となるため、該トル
ク変動を目標値に近づけるためにはEGR量を増量すべく
制御が行われる。その結果、トルク変動はＡ点から目標
値であるＢ点へ向かって同図22に実線で示す態様で変化
する。
しかし、上述のように、EGR量の少ない領域では、同E
GR量を増量してもトルク変動は小さい変化量でしか増加
しないため、トルク変動を速やかに目標値に近づけるこ
とはできない。
また逆に、EGR量の多い領域では、同EGR量の変化に伴
いトルク変動が過剰に変化するため、トルク変動を正確
に目標値に制御することが困難になる。即ち、EGR量の
変化には応答遅れがあり、EGRバルブが開度変更されて
もEGR量は直ちには変化しない。このため、例えばトル
ク変動が目標値よりも大きくなると（図22の矢印Ｃ）、
EGR量を減量する際の応答遅れに起因して、トルク変動
が目標値に対して増大側に大きく外れることとなる。そ
して、このような過剰なトルク変動は、ドライバビリテ
ィの低下に繋がることともなる。
一方、近年ではエンジンの燃費を向上させるために、
燃焼室へ吸入される均質混合気の空燃比を理論空燃比よ
りも大きい値にし、その混合気に渦流を発生させること
で「希薄燃焼（リーンバーン）」を行なう場合がある。
この「希薄燃焼」の実行時には、EGR量を多くするほ
ど混合気への着火性が低下するとともに、同混合気にお
ける火炎伝播速度が遅くなる。そのため、EGR量が過度
に多くなると、混合気への着火が行われなかったり、着
火しても燃焼しきれなかったりする場合があり、エンジ
ンのトルク変動が増大することとなる。
また、「希薄燃焼」の実行時には、単位体積当たりの
混合気に含まれる燃料が少なくなるため、燃料噴射弁か
らの燃料噴射量が変化したときにも、エンジンのトルク
変動が大きくなったり小さくなったりする。そのため、
例えば燃料噴射弁における設計上の寸法公差等により燃
料噴射量が必要量よりも少なくなった場合には、エンジ
ンのトルク変動が大きくなる。又、燃料噴射弁における
設計上の寸法公差等により燃料噴射量が必要量よりも多
くなった場合には、エンジンのトルク変動が小さくな
る。
ここで、上記公報に記載の技術では、上記寸法公差等
により燃料噴射量が必要量よりも少なくなってエンジン
のトルク変動が大きくなると、EGR量を減らすことによ
り同トルク変動を抑制して目標値に近づけようとする。
しかし、この場合におけるトルク変動の増大は、燃料噴
射弁の設計上の寸法公差等によって燃料噴射量が減少し
たことに起因するため、EGR量を減らしてもトルク変動
はおさまらない。従って、そのトルク変動によりエンジ
ンに発生するサージングもおさまらない。更に、EGR量
を減らしたことにより窒素酸化物（NOx）の排出量が増
えるため、エミッションの悪化をも招くこととなる。
発明の開示 本発明は、上記のような従来の問題点を解決するため
になされたもので、エミッションの悪化を抑制しつつ、
内燃機関の出力変動を速やかに目標値に近づけることの
できる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的と
する。
本発明の内燃機関の燃焼制御装置は、図１に示す様
に、内燃機関M1の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段
M2と、前記内燃機関M1の排気系から排出される排気の一
部を該内燃機関M1の吸収系へ再循環させる排気再循環手
段M3と、前記内燃機関M1の出力変動を検出する出力変動
検出手段M4と、前記出力変動検出手段M4によって検出さ
れた出力変動が目標値を越えるとこの出力変動を目標値
に近づけるべく直ちに前記燃料噴射手段M2による燃料噴
射量を増量補正すると共に、前記出力変動検出手段M4に
よって検出された出力変動が目標値よりも大きくされた
所定値を越えてからこの出力変動を目標値に近づけるべ
く前記排気再循環手段M3によって再循環される排気の量
を減量補正する制御手段M5とを備えている。
この様な構成によれば、燃料噴射手段M2から噴射され
た燃料は内燃機関M1の気筒内に供給され、その燃料と空
気とからなる混合気により燃焼が行われる。
そして、出力変動が目標値を越えるとこの出力変動を
目標値に近づけるべく直ちに燃料噴射手段M2による燃料
噴射量を増量補正すると共に、出力変動が目標値よりも
大きくされた所定値を越えてからこの出力変動を目標値
に近づけるべく排気再循環手段M3によって再循環される
排気の量を減量補正する。
内燃機関M1の出力変動が目標値よりも大きい場合に、
燃料噴射量を増量すると、出力変動は小さくなる。この
とき、再循環される排気を減量すると、同様に出力変動
は小さくなる。従って、出力変動が目標値よりも大きく
なっても、燃料噴射量の増量と再循環排気の減量とによ
り、速やか且つ確実に出力変動を目標値に近づけること
ができるようになる。
更に、内燃機関M1のトルク変動が目標値から若干増大
側に変化したときには、再循環排気量を減量補正させる
前に燃料噴射量のみを増量補正させて、トルク変動を目
標値に近づける。この場合には、再循環排気量が減少し
ないため、エミッション悪化が防止される。
１つの実施形態では、前記制御手段M5は、出力変動手
段M4によって検出された出力変動が目標値を下回るとこ
の出力変動を目標値に近づけるべく直ちに燃料噴射量を
減量補正すると共に、出力変動手段M4によって検出され
た出力変動が目標値よりも小さい場合にこの出力変動を
目標値に近づけるべく再循環される排気の量を増量す
る。
通常、成層燃焼を行なう際の混合気の空燃比は、理論
空燃比よりも大きい。従って、内燃機関M1の出力変動が
目標値よりも小さい場合に、燃料噴射量を減量すると、
出力変動は大きくなる。このとき、再循環される排気を
増量すると、混合気の着火性及び火炎伝播性が低下する
ため、やはり出力変動は大きくなる。従って、出力変動
が目標値よりも小さくなっても、燃料噴射量の減量と再
循環排気の増量とにより出力変動を確実に目標値に近づ
けることができるようになる。
１つの実施形態では、制御手段M5は、出力変動検出手
段M4によって検出された出力変動が目標値よりも小さく
された所定値を下回ってから再循環される排気の量を増
量補正する。
すなわち、内燃機関M1のトルク変動が目標値から若干
減少側に変化したときには、再循環排気量を増量させる
前に、燃料噴射量のみを減量させてトルク変動を目標値
に近づける。この場合には、再循環排気量が増大されな
いため、エミッション悪化が防止される。また内燃機関
M1の燃費が向上する。
１つの実施形態では、Ｍ前記内燃機関M1は均質燃焼と
成層燃焼を選択的に行うものであって、成層燃焼時に内
燃機関M1の出力変動を目標値に近づけるために燃料噴射
量を増量補正する際の最大燃料補正量を、均質燃焼時に
同出力変動を目標値に近づけるために燃料噴射量を増量
補正する際の最大燃料補正量よりも小さく設定してい
る。
この様に成層燃焼時における最大燃料補正量を均質燃
焼時における最大燃料補正量よりも少なく設定しておけ
ば、点火プラグの周りに燃料の濃い混合気が存在する成
層燃焼時においても失火が発生するのを防止することが
できる。
次に、本発明の内燃機関の燃焼制御装置は、図２に示
す様に、内燃機関M11の気筒内に燃料を噴射する燃料噴
射手段M12と、前記内燃機関M11の排気系から排出される
排気の一部を該内燃機関M11の吸気系へ再循環させる排
気再循環手段M13と、前記内燃機関M11の出力変動を検出
する出力変動検出手段M14と、前記出力変動検出手段M14
によって検出された出力変動に基づき、この出力変動を
目標値に近づけるべく、前記燃料噴出手段M12による燃
料噴射量を制御する噴射量制御手段M15と、前記噴射量
制御手段M15によって補正された燃料噴射量が予め定め
られた増減範囲内から外れた場合に前記内燃機関M11の
出力変動を目標値に近づけるべく前記排気再循環手段M1
3によって再循環される排気の量を補正する再循環量制
御手段M16とを備えている。
この様な構成によれば、燃料噴射手段M12による燃料
噴射量は、噴射量制御手段M15によって内燃機関M11の出
力変動を目標値に近づけるように増減される。さらに、
噴射量制御手段M15によって補正された燃料噴射量が予
め定められた増減範囲内から外れた場合には、内燃機関
M11の出力変動を目標値に近づけるべく再循環される排
気の量が排気再循環制御手段M13によって補正される。
従って、再循環される排気量が少なすぎることにより、
エミッションが悪化するのを防止することができるよう
になる。
１つの実施形態では、前記再循環量制御手段M16は、
前記噴射量制御手段M15によって制御された燃料噴射量
が予め定められた増減範囲内から増量側へ外れた場合に
再循環される排気の量を減量する。また、前記再循環量
制御手段M16は、前記噴射量制御手段M15によって制御さ
れた燃料噴射量が前記増減範囲内から離れるほど再循環
される排気の減少量を大きくする。
噴射量制御手段M15によって制御される燃料噴射量
は、例えば内燃機関M11における吸気系や燃料系の寸法
公差等に起因して必要量に対し増減される。そして、そ
の燃料噴射量が、例えば上記寸法公差等により燃料噴射
量が増減されたときの増減範囲内から増量側へ外れた場
合に、出力変動が目標値に近づくように再循環量制御手
段M16によって内燃機関M11の吸気系に再循環される排気
の量が減らされる。そのため、上記公差によって燃料噴
射量が必要量よりも少なくなって内燃機関M11の出力変
動が大きくなったとき、同出力変動を目標値に近づける
ために再循環される排気の量が減らされることはない。
また、噴射量制御手段M15によって制御される燃料噴射
量が前記増減範囲内から離れるほど再循環される排気の
減少量を大きくするので、この燃料噴射量が上記寸法公
差等による燃料噴射量の増減範囲内から増量側へ大幅に
外れた場合においても、内燃機関M11の出力変動を確実
に抑制することができる。
従って、希薄燃焼を行なう内燃機関M11において、例
えば内燃機関M11の吸気系や燃料系の寸法公差等によっ
て燃料噴射量が必要量よりも少なくなったとき、再循環
される排気が減らされてエミッションが悪化するのを確
実に防止することができるようになる。
１つの実施形態では、前記再循環量制御手段M16は、
前記噴射量制御手段M15によって制御された燃料噴射量
が予め定められた増減範囲内から減量側へ外れた場合に
再循環される排気の量を増量する。また、前記再循環量
制御手段M16は、前記噴射量制御手段M15によって制御さ
れた燃料噴射量が前記増減範囲内から離れるほど再循環
される排気の増大量を大きくする。
ここでは、噴射量制御手段M15によって制御される燃
料噴射量が例えば上記寸法公差等による燃料噴射量の増
減範囲内から減量側へ外れた場合、その増減範囲内から
離れるほど再循環される排気の増大量が大きくなるよう
に制御される。従って、希薄燃焼を行なう内燃機関M11
において、噴射量制御手段M15によって増減された燃料
噴射量が、例えば上記寸法公差等による燃料噴射量の増
減範囲内から減量側へ大幅に外れた場合においても、エ
ミッション悪化を確実に抑制することができるようにな
る。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の基本的な概念を示すブロック図。
図２は、本発明の基本的な概念を示すブロック図。
図３は、本発明の第１実施形態であるエンジンの燃焼
制御装置を示す概略構成図。
図４は、図３のエンジンの気筒部分を拡大して示す
図。
図５は、第１実施形態における燃料噴射量及びEGR量
を制御するための処理ルーチンを示すフローチャート。
図６は、トルク変動の計算方法を説明するための説明
図。
図７は、トルク変動の領域を示すグラフ。
図８は、第１実施形態におけるトルク変動、燃料噴射
量及びEGR量の間の関係を示すグラフ。
図９は、第１実施形態におけるトルク変動、燃料噴射
量及びEGR量の間の関係を示すグラフ。
図10は、第１実施形態におけるNOx、燃料噴射量及びE
GR量の間の関係を示すグラフ。
図11は、本発明の第２実施形態における燃料噴射量及
びEGR量を制御するための処理ルーチンを示すフローチ
ャート。
図12は、第２実施形態におけるトルク変動の領域を示
すグラフ。
図13は、第２実施形態におけるトルク変動、燃料噴射
量及びEGR量の間の関係を示すグラフ。
図14は、第２実施形態におけるNOx、燃料噴射量及びE
GR量の間の関係を示すグラフ。
図15は、本発明の第３実施形態における燃料噴射量及
びEGR量を制御するための処理ルーチンを示すフローチ
ャート。
図16は、第３実施形態における学習領域を示す学習マ
ップ。
図17は、第３実施形態における基本燃料噴射量を求め
るための基本燃料噴射量マップ。
図18は、本発明の第４実施形態における燃料噴射量及
びEGR量を制御するための処理ルーチンを示すフローチ
ャート。
図19は、第４実施形態における燃料噴射量及びEGR量
を制御するための処理ルーチンを示すフローチャート。
図20は、第４実施形態における燃料補正量、EGR量及
びNOx排出量との間の関係を示すグラフ。
図21は、第４実施形態における燃料補正量、EGR量及
びトルク変動との間の関係を示すグラフ。
図22は、従来のエンジンにおけるトルク変動、燃料噴
射量及びEGR量の間の関係を示すグラフ。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明における内燃機関の燃焼制御装置を、車
載用エンジンに適用した各実施形態を図面に基づいて詳
細に説明する。
（第１実施形態） 図３は車両に搭載された筒内噴射式エンジンの燃焼制
御装置を示す概略構成図である。内燃機関としてのエン
ジン１は、例えば４つの気筒＃１〜＃４を具備し、これ
ら各気筒＃１〜＃４の燃焼室構造が図４に示されてい
る。これらの図に示すように、エンジン１はシリンダブ
ロック２内にピストンを備えており、当該ピストンはシ
リンダブロック２内で往復運動する。シリンダブロック
２の上部にはシリンダヘッド４が設けられ、前記ピスト
ンとシリンダヘッド４間には燃焼室５が形成されてい
る。また、この装置では気筒＃１〜＃４の一つ一つに、
４つの弁がそれぞれ配置されており、図中において、符
号6aとして第１吸気弁、6bとして第２吸気弁、7aとして
第１吸気ポート、7bとして第２吸気ポート、８として一
対の排気弁、９として一対の排気ポートがそれぞれ示さ
れている。
図４に示すように、第１の吸気ポート7aはヘリカル型
吸気ポートからなり、第２の吸気ポート7bはほば真っ直
ぐに延びるストレートポートからなる。また、シリンダ
ヘッド４の内壁面の中央部には、点火プラグ10は配設さ
れている。
この点火プラグ10には、図示しないディストリビュー
タを介してイグナイタ12からの高電圧が印加されるよう
になっている。そして、この点火プラグ10の点火タイミ
ングは、イグナイタ12からの高電圧の出力タイミングに
より決定される。さらに、第１吸気弁6a及び第２吸気弁
6b近傍のシリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁
11が配置されている。すなわち、この装置においては、
燃料噴射弁11からの燃料は、直接的に気筒＃１〜＃４内
に噴射されるようになっている。
図３に示すように、各気筒＃１〜＃４の第１吸気ポー
ト7a及び第２吸気ポート7bは、それぞれ各吸気マニホル
ド15内に形成された第１吸気路15a及び第２吸気路15bを
介してサージタンク16内に連結されている。各第２吸気
通路15b内にはそれぞれスワールコントロールバルブ17
が配置されている。これらのスワールコントロールバル
ブ17は共通のシャフト18を介して例えばステップモータ
19に連結されている。このステップモータ19は、後述す
る電子制御装置（以下単に「ECU」という）30からの出
力信号に基づいて制御される。なお、当該ステップモー
タ19の代わりに、エンジン１の吸気ポート7a,7bの負圧
に応じて制御されるものを用いてもよい。
前記サージタンク16は、吸気ダクト20を介してエアク
リーナ21に連結され、吸気ダクト20内には、ステップモ
ータ22によって開閉されるスロットルバルブ23が配設さ
れている。つまり、この装置のスロットルバルブ23は、
いわゆる電子制御式のものであり、基本的には、ステッ
プモータ22が前記ECU30からの出力信号に基づいて駆動
されることにより、スロットルバルブ23が開閉制御され
る。そして、このスロットルバルブ23の開閉により、吸
気ダクト20を通過して燃焼室５内に導入される吸入空気
量が調節されるようになっている。
また、スロットルバルブ23の近傍には、その開度（ス
ロットル開度）を検出するためのスロットルセンサ25が
設けられている。なお、前記各気筒＃１〜＃４の排気ポ
ート９には排気マニホルド14が接続されている。そし
て、燃焼後の排気ガスは当該排気マニホルド14を介して
排気ダクト14aへ排出されるようになっている。
さらに、この燃焼制御装置では、公知の排気ガス再循
環（EGR）機構51が設けられている。このEGR機構51は、
排気ガス再循環通路してのEGR通路52と、同通路52の途
中に設けられたEGRバルブ53とを含んでいる。EGR通路52
は、スロットルバルブ23の下流側の吸気ダクト20と、排
気ダクト14aとの間を連通するよう設けられている。ま
た、EGRバルブ53は、弁座、弁体及びステップモータ
（いずれも図示せず）を内蔵している。EGRバルブ53の
開度は、ステップモータが弁体を弁座に対して断続的に
変位させることにより調節される。そして、EGRバルブ5
3が開くことにより、排気ダクト14aへ排出された排気ガ
スの一部がEGR通路52へと流れる。その排気ガスは、EGR
バルブ53を介して吸気ダクト20へ流れる。すなわち、排
気ガスの一部がEGR機構51によって吸入混合気中に再循
環する。このとき、EGRバルブ53の開度が調節されるこ
とにより、排気ガスの再循環量（EGR量）が調整される
ようになっている。
さて、上述したECU30は、デジタルコンピュータから
なっており、バス31を介して相互に接続されたRAM（ラ
ンダムアクセスメモリ）32,ROM（リードオンリメモリ）
33、マイクロプロセッサからなるCPU（中央処理装置）3
4、入力ポート35及び出力ポート36を具備している。
スロットルバルブ23を操作するためのアクセルペダル
24には、当該アクセルペダル24の踏込み量に比例した出
力電圧を発生するアクセルセンサ26Aが接統され、該ア
クセルセンサ26Aによりアクセル開度が検出される。当
該アクセルセンサ26Aの出力電圧は、A/D変換器37を介し
て入力ポート35に入力される。また、同じくアクセルペ
ダル24には、アクセルペダル24の踏込み量が「０」であ
ることを検出するための全閉スイッチ26Bが設けられて
いる。すなわち、この全閉スイッチ26Bは、アクセルペ
ダル24の踏込み量が「０」である場合に全閉信号として
「１」の信号を、そうでない場合には「０」の信号を発
生する。そして、該全閉スイッチ26Bの出力電圧も入力
ポート35に入力されるようになっている。
また、上死点センサ27は例えば１番気筒＃１が吸気上
死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パル
スが入力ポート35に入力される。クランク角センサ28は
例えばクランクシャフトが30゜CA回転する毎に出力パル
スを発生し、この出力パルスが入力ポートに入力され
る。CPU34では上死点センサ27の出力パルスとクランク
角センサ28の出力パルスからクランク位置やエンジン回
転数NEが算出される（読み込まれる）。
さらに、前記シャフト18の回転角度はスワールコント
ロールバルブセンサ29により検出され、これによりスワ
ールコントロールバルブ17の開度が測定される。そし
て、スワールコントロールバルブセンサ29の出力はA/D
変換器37を介して入力ポート35に入力される。
併せて、前記スロットルセンサ25により、スロットル
開度が検出される。このスロットルセンサ25の出力はA/
D変換器37を介して入力ポート35に入力される。
加えて、この燃焼制御装置では、サージタンク16内の
圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ61が設けられて
いる。さらに、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温）
を検出する水温センサ62が設けられている。そして、こ
れら両センサ61,62の出力もA/D変換器37を介して入力ポ
ート35に入力されるようになっている。
一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して
各燃料噴射弁11、各ステップモータ19,22、イグナイタ1
2及びEGRバルブ53（ステップモータ）に接続されてい
る。そして、ECU30は各センサ等25〜29,61,62からの信
号に基づき、ROM33内に格納された制御プログラムに従
い、燃料噴射介11、各ステップモータ19,22、イグナイ
タ12（点火プラグ10）及びEGRバルブ53等の動作を制御
する。
次に、第１実施形態の燃焼制御装置による燃料噴射量
制御及びEGR量制御について図５を参照して説明する。
図５は「成層燃焼」の実行時において、ECU30を通じて
実行される燃料噴射量制御及びEGR量制御のための処理
ルーチンを示したものであって、所定クランク角毎の角
度割り込みで実行される。
同図に示される処理ルーチンにおいて、ECU30は、ス
テップS101の処理として、上死点センサ27及びクランク
角センサ28からの出力パルスに基づいて、エンジン１全
体におけるトルク変動dlnを計算する。このトルク変動d
lnは、各気筒＃１〜＃４にて発生するそれぞれのトルク
変動dln1〜dln4の平均値であり、下記に示す式（１）に
よって算出される。
dln＝（dln1＋dln2＋dln3＋dln4）/4 …（１） また、各気筒＃１〜＃４において、燃焼毎にそれぞれ
発生するトルクＴは、下記の式（２）に示す関係があ
る。
Ｔ∝（30゜/tb）２−（30゜/Ta）２ …（２） 同式において、taは、エンジン１のクランクシャフト
が上死点を含む所定のクランク角度分θ１（図６参照）
を通過するのに要した時間である。また、tbは、クラン
クシャフトが上死点から90゜進角して位置する所定のク
ランク角度分θ２（図６参照）を通過するのに要した時
間である。なお、クランク角度分θ１とクランク角度分
θ２とは同じ値となっており、例えばそれぞれ30゜とさ
れる。
そして、例えば気筒＃１にて発生するトルク変動dln1
は、下記の式（３）に示すように、気筒＃１において燃
焼毎に発生するトルクＴの差によって算出される。
dln1＝｛（30゜/tb1）２−（30゜/ta1）２｝ −｛（30゜/tb1-1）２−（30゜/ta1-1）２｝ …（３） 気筒＃２〜＃４にて発生するトルク変動dln2〜dln4
も、上記気筒＃１におけるトルク変動dln1と同様にして
算出される。こうして算出された各気筒＃１〜＃４のト
ルク変動dln1〜dln4に基づき、エンジン１全体のトルク
変動dlnが上記式（１）によって算出される。
その後、ステップS102へ進み、ECU30は、算出したト
ルク変動dlnが、目標値dlnlvlに所定値Clを加算したも
の（「dlnlvl＋Cl」）より大きいか否かを判断する。そ
して、「dln＞dlnlvl＋Cl」である場合、即ちトルク変
動dlnが図７に示す領域Ａ内にある場合には、ステップS
103へ進む。トルク変動dlnが領域Ａ内にある場合、その
トルク変動dlnとEGR量とは図８に実線X1で示す関係とな
り、同トルク変動dlnと燃料噴射量とは図９に実線Y1で
示す関係となり、NOx排出量と燃料噴射量とは図10に実
線Z1で示す関係となる。
ECU30は、ステップS103の処理として、前回に燃料噴
射量補正を行なった際の燃料補正量fafに所定値Cfuelを
加算したもの（「faf＋Cfuel」）を新たな燃料補正量fa
fとして設定する。また、ECU30は、前回にEGR量補正を
行なった際のEGR補正量kegrから所定値Cegrを減算した
もの（「kegr−Cegr」）を新たなEGR補正量kegrとして
設定する。即ち、同ステップS103により、燃料噴射量が
増量補正されるとともに、EGR量が減量補正される。
今、EGR量及び燃料噴射量が実線X1（図８）、Y1（図
９）、Z1（図10）上の１）点に示す状態にあるとすると
き、上記のように燃料噴射量が増量されると、トルク変
動dlnは小さくなる。これは、成層燃焼を行なう際の混
合気の空燃比が理論空燃比よりも大きいためである。ま
た、上記のようにEGR量が減量されると、混合気の着火
性及び火炎伝播性が向上するため、この場合もトルク変
動dlnは小さくなる。その結果、トルク変動dlnとEGR量
とは図８に実線X2で示す関係へと移行し、実線X1上のＰ
点は実線X2上のＱ点へ向かって移行する。また、トルク
変動と燃料噴射量とは図９に実線Y2へ示す関係へと移行
し、実線Y1上のＰ点は実線Y2上のＱ点へと移行する。さ
らに、NOx排出量と燃料噴射量との関係は図10に実線Z2
で示す関係へと移行し、実線Z1上のＰ点は実線Z2上のＱ
点へと移行する。
こうして燃料噴射量の増量とEGR量の減量との両方を
行なうことにより、Ｐ点からＱ点への移行が行われてト
ルク変動dlnが速やかに小さくされるため、同トルク変
動dlnは速やか且つ確実に目標値dlnlvlに近づけられ
る。また、上記Ｐ点からＱ点への移行により、目標値dl
nlvlがEGR量の変化に伴いトルク変動が過剰に変化しな
い領域にあるＱ点に位置することとなる。従って、トル
ク変動dlnがＱ点の状態から目標値dlnlvlよりも大きく
なったとき（図８の矢印Ｒ）そのトルク変動dlnの増加
量は緩やかであるために同トルク変動dlnが目標値dlnlv
lに対して増大側に大きく外れることはない。加えて、
「成層燃焼」においては、EGR量の変化に対するNOx排出
量の変化が小さいため、上記Ｐ点からＱ点への移行によ
りNOxが過度に増加することも防止される。
一方、上記ステップS102において、「dln＞dlnlvl＋C
l」でないと判断した場合には、ステップS104へ進む。
ステップS104の処理として、ECU30は、トルク変動dlnが
目標値dlnlvlから所定値Clを減算したもの（「dlnlvl−
Cl」）より小さいか否かを判断する。そして、「dln＜d
lnlvl−Cl」でない場合、即ちトルク変動dlnが図７に示
す領域Ｂ内にある場合、ECU30はこの処理ルーチンを一
旦終了させる。また、「dln＜dlnlvl−Cl」である場
合、即ちトルク変動dlnが領域Ｃ内にある場合には、ス
テップS105へ進む。トルク変動dlnが領域Ｃ内にある場
合、そのトルク変動dlnとEGR量とは図８に実線X3で示す
関係となり、同トルク変動dlnと燃料噴射量とは図９に
実線Y3で示す関係となり、NOx排出量と燃料噴射量とは
図10に実線Z3で示す関係となる。
ステップS105において、ECU30は、前回に燃料噴射量
補正を行なった際の燃料補正量fafから所定値Cfuelを減
算したもの（「faf−Cfuel」）を新たな燃料補正量faf
として設定する。また、ECU30は、前回にEGR量補正を行
なった際のEGR補正量kegrに所定値Cegrを加算したもの
（「kegr＋Cegr」）を新たなEGR補正量kegrとして設定
する。即ち、ステップS105により、燃料噴射量が減量補
正されるとともに、EGR量が増量補正される。
今、EGR量及び燃料噴射量が実線X3（図８）、Y3（図
９）、Z3（図10）上のＳ点に示す状態にあるとき、上記
のように燃料噴射量が減量されると、トルク変動dlnは
大きくなる。これは、成層燃焼を行なう際の混合気の空
燃比が理論空燃比よりも大きいためである。また、上記
のようにEGR量が増量されると、混合気の着火性及び火
炎伝播性が低下するため、トルク変動dlnは同様に大き
くなる。その結果、トルク変動dlnとEGR量とは図８に実
線X4で示す関係へと移行し、実線X3上のＳ点は実線X4上
のＴ点へ向かって移行する。また、トルク変動と燃料噴
射量とは図９に実線Y4で示す関係へと移行し、実線Y3上
のＳ点は実線Y4上のＴ点へと移行する。さらに、NOx排
出量と燃料噴射量との関係は図10に実線Z4で示す関係へ
と移行し、実線Z3上のＳ点は実線Z4上のＴ点へと移行す
る。
こうして燃料噴射量の減量とEGR量の増量との両方を
行なうことにより、Ｓ点からＴ点への移行が行われてト
ルク変動dlnが速やかに大きくされるため、同トルク変
動dlnは速やか且つ確実に目標値dlnlvlに近づけられ
る。また、上記Ｓ点からＴ点への移行により、目標値dl
nlvlがEGR量の変化に伴いトルク変動が過剰に変化しな
い領域にあるＴ点に位置することとなる。従って、トル
ク変動dlnがＴ点の状態から目標値dlnlvlよりも大きく
なったとき（図８の矢印Ｕ）そのトルク変動dlnの増加
量は緩やかであるために同トルク変動dlnが目標値dlnlV
lに対して増大側に大きく外れることはない。加えて、
上記Ｓ点からＴ点への移行ではEGR量が増量されるた
め、NOx排出量の低減を図ることができるようになる。
ECU30はこのように、ステップS103又はステップS105
の処理を行なった後、ステップS106へ進む。このステッ
プS106において、ECU30は燃料補正量fafがその許容範囲
の最小値fafmin以上（「fafmin≦faf」）か否かを判断
する。そして、「fafmin≦faf」でない場合にはステッ
プS107へ進み、燃料補正量fafを最小値（最小燃料補正
量）fafminにてガードした後にステップS110へ進む。ま
た、上記ステップS106において「fafmin≦faf」である
と判断した場合にはステップS108へ進み、ECU30は燃料
補正量fafがその許容範囲の最大値fafmax以下（「faf≦
fafmax」）か否かを判断する。そして、「faf≦fafma
x」でない場合にはステップS109へ進み、燃料補正量faf
を最大値（最大燃料補正量）fafmaxにてガードした後に
ステップS110へ進む。また、上記ステップS108において
「faf≦fafmax」であった場合には、燃料補正量fafが許
容範囲内にある旨を判断してステップS110へ直接進む。
ECU30は、ステップS110の処理として、EGR補正量kegr
がその許容範囲の最小値kegrmin以上（「kegrmin≦keg
r」）か否かを判断する。そして、「kegrmin≦kegr」で
ない場合にはステップS111へ進み、EGR補正量kegrを最
小値（最小EGR補正量）kegrminにてガードする。また、
上記ステップS110において「kegrmin≦kegr」であると
判断した場合にはステップS112へ進み、ECU30はEGR補正
量kegrがその許容範囲の最大値kegrmax以下（「kegr≦k
egrmax」）か否かを判断する。そして、「kegr≦kegrma
x」でない場合にはステップS113へ進み、EGR補正量kegr
を最大値（最大EGR補正量）kegrmaxにてガードする。
以上詳述した態様で燃焼制御が実行される本実施形態
によれば、下記（ａ）〜（ｃ）に示す効果が得られるよ
うになる。
（ａ）燃料噴射量の増減とEGR量の増減との両方によ
り、エンジン１のトルク変動dlnを目標値dlnlvlに近づ
けるようにしたため、そのトルク変動dlnを速やかに且
つ確実に目標値dlnlvlに近づけることができる。
（ｂ）燃料噴射量を増減させることにより、目標値dlnl
vlをEGR量の変化に伴いトルク変動dlnが過剰に変化しな
い同EGR量の領域に位置させるようにしたため、トルク
変動dlnが目標値dlnlvlに対して増大側に大きく外れる
のを防止することができる。従って、トルク変動dlnが
目標値dlnlvlに対して増大側に大きく外れることによ
り、ドライバビリティが低下するのを防止することがで
きる。
（ｃ）「成層燃焼」においては、EGR量の変化に対するN
Ox排出量の変化が小さいため、図10のＰ点からＱ点への
移行時にNOxが過度に増加することはない。従って、エ
ミッションが悪化するのを防止することができる。
（第２実施形態） 次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明す
る。尚、本実施形態は、燃料噴射量制御及びEGR量制御
の制御態様のみが第１実施形態と異なっており、図３及
び図４に示す装置の構成が第１実施形態と同一である。
図11は、本実施形態における燃料噴射量制御及びEGR
量制御を行なうための処理ルーチンを示したものであ
る。同ルーチンも所定クランク角毎の角度割り込みで実
行される さて、同図に示される処理ルーチンにおいて、ECU30
は、ステップS201の処理として、第１実施形態のステッ
プS101と同様にして、エンジン１のトルク変動dlnを計
算する。その後、ステップS202へ進み、ECU30は、算出
したトルク変動dlnが、目標値dlnlvlに所定値Ch1を加算
したもの（「dlnlvl＋Ch1」）より大きいか否かを判断
する。そして、「dln＞dlnlvl＋Ch1」である場合、即ち
トルク変動dlnが図12に示す領域Ａ内にある場合には、
ステップS203へ進む。
ステップS203において、ECU30は燃料補正量fafを増加
させて燃料噴射量を増量補正する。その後、ステップS2
04へ進み、ECU30は、トルク変動dlnが、目標値dlnlvlに
所定値Ch2を加算したもの（「dlnlvl＋Ch2」）より大き
いか否かを判断する。なお、所定値Ch2は上記所定値Ch1
よりも大きい値に設定されている。そして、「dln＞dln
lvl＋Ch2」である場合、即ちトルク変動dlnが図12に示
す領域Ｄ内にある場合には、ステップS205へ進む。この
ステップS205において、ECU30はEGR補正量kegrを減少さ
せてEGR量を減量し、ステップS206へ進む。また、ステ
ップS204で「dln＞dlnlvl＋Ch2」でないと判断した場
合、即ちトルク変動dlnが図12に示す領域Ｅ内にある場
合には、直接ステップS206へ進む。
こうした燃料噴射量制御及びEGR制御においては、所
定値Ch1より所定値Ch2の方が大きいため、トルク変動dl
nが目標値dlnlvlよりも大きくなると、先ず燃料噴射量
が増量されてからEGR量が減量されることとなる。従っ
て、図13にｐ点で示すように、トルク変動dlnが目標値d
lnlvlから若干増大側へ変化した場合、EGR量は減量され
ずに燃料噴射量のみが増量されてｐ点はｑ点へ移行し、
トルク変動dlnが目標値dlnlvlに近づく。この場合、EGR
量が減少しないため、図14に示すようにｐ点がｑ点に移
行する際にNOx排出量が増加することはなく、エミッシ
ョンの悪化を防止することができるようになる。
一方、上記ステップS202において「dln＞dlnlvl＋Ch
1」でないと判断した場合、ステップS214へ進む。ECU30
は、ステップS214の処理として、トルク変動dlnが目標
値dlnlvlから所定値Cl1を減算したもの（「dlnlvl−Cl
1」）より小さいか否かを判断する。そして、「dln＜dl
nlvl−Cl1」でない場合、即ちトルク変動dlnが図12に示
す領域Ｂ内にある場合、ECU30はこの処理ルーチンを一
旦終了させる。また、「dln＜dlnlvl−Cl1」である場
合、即ちトルク変動dlnが図12に示す領域Ｃ内にある場
合には、ステップS215へ進む。
ステップS215において、ECU30は、燃料補正量fafを減
少させて燃料噴射量を減量補正する。その後、ステップ
S216へ進み、ECU30は、トルク変動dlnが、目標値dlnlvl
に所定値Cl2を減算したもの（「dlnlvl−Cl2」）より小
さいか否かを判断する。なお、所定値Cl2は上記所定値C
l1よりも大きい値に設定されている。そして、「dln＞d
lnlvl−Cl2」である場合、即ちトルク変動dlnが図12に
示す領域Ｆ内にある場合には、ステップS217へ進む。こ
のステップS217において、ECU30はEGR補正量kegrを増加
させてEGR量を増量し、ステップS206へ進む。また、ス
テップS216で「dln＜dlnlvl−Cl2」でないと判断した場
合、即ちトルク変動dlnが図12に示す領域Ｇ内にある場
合には、直接ステップS206へ進む。
こうした燃料噴射量制御及びEGR制御においては、所
定値Cl1より所定値Cl2の方が大きいため、トルク変動dl
nが目標値dlnlvlよりも小さくなると、先ず燃料噴射量
が減量されてからEGR量が増量されることとなる。従っ
て、図13にｓ点で示すように、トルク変動dlnが目標値d
lnlvlから若干減少側へ変化した場合、EGR量は増量され
ずに燃料噴射量のみが減量されてｓ点はｔ点へ移行し、
トルク変動dlnが目標値dlnlvlに近づく。この場合、図1
4に示すようにｓ点からｔ点に移行する際、EGR量を増加
させずに燃料噴射量を減少させた分、燃費を向上させる
ことができるようになる。
なお、ステップS206〜S213は、第１実施形態における
ステップS100〜S113と同じであるため、ここでは説明を
省略する。
以上詳述した態様で燃料制御が実行される本実施形態
によれば、前記第１実施形態の効果に加え、下記（ｄ）
〜（ｆ）に示す効果が得られるようになる。
（ｄ）所定値Ch1より所定値Ch2を大きくし、トルク変動
dlnが目標値dlnlvlよりも大きくなったとき、先ず燃料
噴射量が増量されてからEGR量が減量されるようにし
た。従って、トルク変動dlnが目標値dlnlvlから若干増
大側へ変化した場合、EGR量は減量されずに燃料噴射量
のみが増量されてトルク変動dlnが目標値dlnlvlに近づ
く。この場合、EGR量が減少しないため、NOx排出量が増
加することはなく、エミッション悪化を防止することが
できる。
（ｅ）所定値Cl1より所定値Cl2を大きくし、トルク変動
dlnが目標値dlnlvlよりも小さくなったとき、先ず燃料
噴射量が減量されてからEGR量が増量されるようにし
た。従って、トルク変動dlnが目標値dlnlvlから若干減
少側へ変化した場合、EGR量は増量されずに燃料噴射量
のみが減量されてトルク変動dlnが目標値dlnlvlに近づ
く。この場合、EGR量を増加させずに燃料噴射量を減少
させた分、燃費を向上させることができる。
（ｆ）EGR機構51においては、EGRバルブ53の開度変更に
対するEGR量変化の応答遅れが発生するが、上記のよう
にトルク変動dlnが少しだけ目標値dlnlvlから離れた場
合には燃料噴射量の増減のみで対応する。そのため、ト
ルク変動dlnが目標値dlnlvl付近で大小するときにEGRバ
ルブ53が過剰に反応してしまうのを防止し、EGRバルブ5
3の開度変更に対するEGR量変化の応答遅れによって同EG
R量が不適切な値になるのを阻止することができる。
（第３実施形態） 次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明す
る。尚、本実施形態も、料噴射量制御及びEGR量制御の
制御態様のみが第１及び第２実施形態と異なっており、
図３及び図４に示す装置の構成が第１実施形態と同一で
ある。
本実施形態のECU30は、図16に示す学習マップと図17
に示す基本燃料噴射量マップとを、それぞれRAM32及びR
OM33に記憶している。学習マップは、エンジン回転数と
燃料噴射量とに基づき区画される燃料補正量faf及びEGR
量補正量kegrについての複数の学習領域noareaを有して
いる。また、基本燃料噴射量マップには、アクセル開度
との対応のもとに基本燃料噴射量の値が登録されてい
る。実際の燃料噴射量は、燃料補正量fafを用いて同基
本燃料噴射量を補正することにより決定される。
燃料補正量faf及びEGR補正量kegrは、上記第１実施形
態で詳しく説明したように、トルク変動dlnを目標値dln
lvlに近づけるべく変更される。そして、本実施形態に
あっては、その変更される燃料補正量faf及びEGR補正量
kegrの値がエンジン１の運転域に応じて、即ちその都度
のエンジン回転数と燃料噴射量とに応じて学習される。
このため、図16に示されるある学習領域noarea内でエン
ジン１が運転されているとき、燃料補正量fafが変更さ
れることにより、燃料噴射量が図17に実線L1で示す基本
燃料噴射量に対して例えば二点鎖線L2で示すように増量
した状態になることがある。また、エンジン回転数を一
定とした状態で、上記学習領域noareaから隣の学習領域
noareaへ移るようにエンジン１の運転状態が変化すると
きには、その学習領域noareaで別途に燃料補正量fafが
変更されることにより、燃料噴射量が実線L1で示す基本
燃料噴射量に対して例えば二点鎖線L3で示すように減量
した状態になることもある。
従って、別の学習領域noareaへ移るようにエンジンの
運転状態が変更されたとき、元の学習領域noareaにて変
更された燃料補正量fafが同学習領域noareaに残ってい
ると、アクセル開度に対応して変化する燃料噴射量は、
二点鎖線L2,L3で示すように推移することとなる。この
場合、アクセル開度を大きくしていくと学習領域noarea
が移り変わる部分で、燃料噴射量が大きく変化するため
に、エンジン１にショックが発生する。
図15に示す本実施形態の処理ルーチンは、こうした燃
料補正量fafの変化に起因するショックが発生しないよ
うに、学習領域noareaが移り変わるときには同燃料補正
量fafを初期状態（例えば乗算補正の場合は「１」、加
減算補正の場合は「０」等）に戻すようにしたものであ
る。
即ち、同図に示される処理ルーチンにおいて、ECU30
は、ステップS301の処理として、燃料噴射量及びエンジ
ン回転数に基づき学習領域noareaが移り変わったか否か
判断する。そして、学習領域noareaが移り変わった場合
にはステップS302へ進み、燃料補正量fafを初期値に戻
す。その後、ステップS303へ進む。一方、ステップS301
で学習領域noareaが移り変わっていないと判断した場合
には、直接ステップS303へ進む。
なお、ステップS303〜S315は、第１実施形態における
ステップS101〜S113と同じであるため、ここでは説明を
省略する。
以上詳述した態様で燃焼制御が実行される本実施形態
によれば、第１実施形態の効果に加え、下記（ｇ）に示
す効果が得られるようになる。
（ｇ）学習領域noareaが移り変わったときには、燃料補
正量fafを初期値に戻すこととした。このため、燃料噴
射量が大きく変化してショックが発生するのを抑制する
ことができる。
尚、上記各実施形態は、例えば以下のように変更する
こともできる。
（１）上記各実施形態では、エンジン１が「成層燃焼」
を実行する場合について説明したが、「成層燃焼」を実
行する際よりも高負荷なエンジン１の運転領域において
は「均質リーン燃焼（均質リーンバーン）」を実行する
ようにしてもよい。この場合、エンジン１は負荷に合わ
せて燃焼方式を切り換え、「成層燃焼」と「均質リーン
燃焼」との何れか一方を行なう。そして、「均質リーン
燃焼」実行時にも、トルク変動dlnを目標値dlnlvlに近
づけるように燃料補正量fafを変更して燃料噴射量を増
減させる。この構成において、「成層燃焼」実行時にお
ける燃料補正量fafの最大値（最大燃料補正量）fafmax
を、「均質リーン燃焼」実行時における燃料補正量faf
の最大値（最大燃料補正量）fafmaxよりも小さい値に設
定する。このようにすれば、点火プラグ10の周りに燃料
の濃い混合気が存在する「成層燃焼」時においても、燃
料噴射量過多による失火が発生するのを防止することが
できる。
（２）上記各実施形態では、エンジン１の出力変動とし
てトルク変動dlnを検出し、そのトルク変動dlnを目標値
dlnlvlに近づけるように燃料噴射量及びEGR量を増減さ
せたが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジ
ン１の出力変動に対応した値となる空燃比を、同エンジ
ン１に設けた空燃比センサにより検出する。そして、空
燃比センサによって検出されるエンジン１の実際の空燃
比を、上記目標値dlnlvlに対応する空燃比（目標空燃
比）に近づけるように燃料噴射量及びEGR量を増減させ
てもよい。
（３）トルク変動dlnを検出する代わりに、燃焼室５内
の圧力を検出するための筒内圧センサを設け、エンジン
１の出力変動に対応して変化する筒内圧力最大時期を筒
内圧センサによって検出する。そして、筒内圧センサに
よって検出される実際の筒内圧力最大時期を、上記目標
値dlnlvlに対応する筒内圧力最大時期（目標筒内圧力最
大時期）に近づけるように燃料噴射量及びEGR量を増減
させてもよい。
（４）筒内圧センサによりエンジン１の出力変動に対応
して変化する燃焼圧を検出し、実際の燃焼圧を上記目標
値dlnlvlに対応する燃焼圧（目標燃焼圧）に近づけるよ
うに燃料噴射量及びEGR量を増減させてもよい。
（５）トルク変動dlnを検出する代わりに、エンジン１
の出力変動に対応して変化するクランクシャフトの回転
速度を検出し、同検出された回転速度を上記目標値dlnl
vlに対応するクランクシャフトの回転速度（目標回転速
度）に近づけるように燃料噴射量及びEGR量を増減させ
てもよい。
（６）第２実施形態において、第３実施形態のように学
習領域noareaが移り変わったとき、燃料補正量fafを初
期値に戻すようにしてもよい。この場合、第２実施形態
と第３実施形態との両方の効果を得ることができる。
（第４実施形態） 次に、本発明における内燃機関の燃焼制御装置を、
「希薄燃焼」を行なう車載用エンジンに適用した第４実
施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本実施形
態は、燃料噴射量制御及びEGR量制御の制御態様のみが
第１実施形態と異なっており、図３及び図４に示す装置
の構成が第１実施形態と同一である。
本実施形態の燃焼制御装置による燃料噴射量制御及び
EGR量制御について図18及び図19を参照して説明する。
図18及び図19はECU30を通じて実行される燃料噴射量制
御及びEGR量制御のための処理ルーチンを示したもので
あって、所定クランク角毎の角度割り込みにて実行され
る。
同図に示される処理ルーチンにおいて、ECU30は、ス
テップS401の処理として、EGR量変更後カウンタcegrか
ら「１」を減算する。このEGR量変更後カウンタcegr
は、前回EGR量が変更されてからの時間経過（角度経
過）に伴って「１」ずつカウントダウンが行われるもの
である。なお、EGR量変更後カウンタcegrの初期値は後
述する所定値Ccであって、この所定値Ccは過度にEGR量
の変更が行われないように設定される。
その後、ステップS402へ進み、ECU30は、EGR量変更後
カウンタcegrが「０」以上か否かを判断する。そして、
EGR量変更後カウンタcegrが「０」より小さい場合には
ステップS403へ進み、ステップS403でEGR量変更後カウ
ンタcegrを「０」に設定した後、ステップS403へ進む。
又、ステップS402において、EGR量変更後カウンタcegr
が「０」以上の場合には、直接ステップS404へ進む。
ステップS404において、ECU30は、上死点センサ27及
びクランク角センサ28からの出力パルスに基づいて、エ
ンジン１全体におけるトルク変動dlnを計算する。この
トルク変動dlnは、上式（１）乃至（３）に基づいて導
出される。
その後、ステップS405へ進み、ECU30は、算出したト
ルク変動dlnが、目標値dlnlvlに所定値C1を加算したも
の（「dlnlvl＋C1」）より大きいか否かを判断する。そ
して、「dln＞dlnlvl＋C1」である場合、即ちトルク変
動dlnが図７に示す領域Ａ内にある場合には、ステップS
406へ進む。又、「dln＞dlnlvl＋C1」でない場合には、
ステップS411（図19）へ進む。
なお、ステップS406以降は燃料噴射量の増量補正制御
及びEGR量の減量補正制御を行なうための処理ルーチン
を示し、スチップS411（図19）以降は燃料噴射量の減量
補正制御及びEGR量の増量補正制御を行なうための処理
ルーチンを示すものである。
上記ステップS405での判断に基づきステップS406へ進
んだ場合、ECU30は、前回に燃料噴射量補正を行なった
際の燃料補正量fafに所定値Cfを加算したもの（「faf＋
Cf」）を新たな燃料補正量fafとして設定する。即ち、
同ステップS406により燃料噴射量は増量補正される。そ
の後、ステップS407へ進み、ECU30は、新たに設定され
た燃料補正量fafが燃料補正判定最大値fafmax以下か否
かを判断する。
一方、上記ステップS405での判断後にステップS411へ
進んだ場合、ECU30は、トルク変動dlnが目標値dlnlvlか
ら所定値C1を減算したもの（「dlnlvl−C1」）より小さ
いか否かを判断する。そして、「dln＜dlnlvl−C1」で
ない場合、即ちトルク変動dlnが図７に示す領域Ｂ内に
ある場合、ECU30はこの処理ルーチンを一旦終了させ
る。また、「dln＜dlnlvl−C1」である場合、即ちトル
ク変動dlnが領域Ｃ内にある場合には、ステップS412へ
進む。
ステップS412において、ECU30は、前回に燃料噴射量
を行なった際の燃料補正量fafから所定値Cfを減算した
もの（「faf−Cf」）を新たな燃料補正量fafとして設定
する。即ち、同ステップS412により燃料噴射量は減量補
正される。その後、ステップS413へ進み、ECU30は、新
たに設定された燃料補正量fafが燃料補正判定最小値faf
min以上か否かを判断する。
ここで、上記燃料補正判定最大値fafmax及び燃料補正
判定最小値fafminは、以下のようにして求められてい
る。即ち、燃料噴射量の補正を行なっても同噴射量が変
化しない値（例えば乗算補正の場合は「１」、加減算補
正の場合は「０」等）に燃料補正量fafを設定し、その
状態での燃料噴射弁11からの燃料噴射量を測定する。こ
の場合、燃料噴射弁11からの燃料噴射量は、同弁11にお
ける設計上の寸法公差等により本来噴射されるべき理論
上の値に対して増減することとなる。そして、寸法公差
等により上記理論値に対して最も増量したときの燃料噴
射量と同じ量の燃料噴射量を燃料噴射量補正によって得
るのに必要とされる燃料補正量fafが燃料補正判定最大
値fafmaxとして設定される。また、寸法公差等により上
記理論値に対して最も減量したときの燃料噴射量と同じ
量の燃料噴射量を燃料噴射量補正によって得るのに必要
とされる燃料補正量fafが燃料補正判定最小値fafminと
して設定される。
このように燃料補正判定最大値fafmax及び燃料補正判
定最小値fafminを設定したため、ステップS407で「faf
≦fafmax」であると判断した場合や、ステップS413で
「faf≧fafmin」であると判断した場合には、燃料噴射
弁11の燃料噴射量は、寸法公差等により同噴射量が増減
されたときの増減範囲内にあることになる。
従って、上記のように判断を行なった場合には、エン
ジン１のトルク変動dlnが目標値dlnlvlから離れた領域
A,C（図７）にあるのは、燃料噴射弁の設計上の寸法公
差等により発生する燃料噴射量の増減（ばらつき）が原
因となっている場合もある。即ち、そのばらつきにより
燃料噴射量が必要量よりも多くなったり少なくなったり
した場合も、トルク変動dlnが目標値dlnlvlから離れる
原因となる。そのため、ステップS407,413において、そ
れぞれ「faf≦fafmax」「faf≧fafmin」であると判断し
た場合には、EGR量を変化させることなく、この処理ル
ーチンを一旦終了させる。
一方、ステップS407において、「faf≦fafmax」でな
いと判断した場合、燃料噴射弁11の燃料噴射量は、寸法
公差等により同噴射量が増減されたときの増減範囲内か
ら増量側へ外れることとなる。この場合、ステップS408
に進み、ECU30はEGR量変更後カウンタcegrが「０」であ
るか否かを判断する。即ち、このステップS408により、
EGR量が過剰に変更されないよう前回EGR量が変更されて
から所定時間経過したかどうかを判断する。そして、
「cegr＝０」でない場合にはこの処理ルーチンを一旦終
了させ、「cegr＝０」である場合にはステップS409へ進
む。
ECU30は、ステップS409の処理として、前回にEGR量補
正を行なった際のEGR補正量kegrから所定値Ceを減算し
たもの（kegr−Ce）を新たなEGR補正量kegrとして設定
する。即ち、同ステップS409によりEGR量は減量補正さ
れる。その後、ステップS410へ進み、ECU30は、EGR量変
更後カウンタcegrを所定値Ccに設定する。なお、所定値
Ccは、上述したように過度にEGR量の変更が行われない
よう設定される。
また、ステップS413において、「faf≧fafmin」でな
いと判断した場合、燃料噴射弁11の燃料噴射量は、寸法
公差等により同噴射量が増減されたときの増減範囲内か
ら減量側へ外れることとなる。この場合、ステップS414
へ進み、ECU30は上記ステップS408と同様にEGR量変更後
カウンタcegrが「０」であるか否か、即ち前回のEGR量
変更後から所定時間が経過したか否かを判断する。そし
て、「cegr＝０」でない場合にはこの処理ルーチンを一
旦終了させ、「cegr＝０」である場合にはステップS415
へ進む。
ECU30は、ステップS415の処理として、前回にEGR量補
正を行なった際のEGR補正量kegrに所定値Ceを加算した
もの（「kegr＋Ce」）を新たなEGR補正量kegrとして設
定する。即ち、同ステップS415によりEGR量は増量補正
される。その後、ステップS416へ進み、ECU30は、ステ
ップS410と同様にEGR量変更後カウンタcegrを所定値Cc
に設定する。
以上詳述した態様で燃料噴射量及びEGR量が補正制御
される本実施形態によれば、下記（ａ）に示す効果が得
られるようになる。
（ａ）上記処理ルーチンでは、エンジン１のトルク変動
dlnを目標値dlnlvlに近づけるべく燃料噴射量を増減さ
せたとき、その燃料噴射量が燃料噴射弁11の設計上の寸
法公差等によって増減する燃料噴射量の増減範囲内にあ
る場合には、EGR量を変化させない。そのため、上記寸
法公差等により燃料噴射量が必要量よりも少なくなって
エンジン１の出力変動dlnが大きくなったとき（「dln＞
dlnlvl＋C1」）、従来と異なり出力変動dlnを目標値dln
lvlに近づけるためにEGR量が減らされることはない。従
って、「希薄燃焼」を行なうエンジン１において、上記
公差等により燃料噴射量が必要量よりも少なくなったと
き、EGR量が減らされてエミッションが悪化するのを確
実に防止することができる。
尚、本実施形態は、例えば以下のように変更すること
もできる。
（１）本実施形態において、燃料補正量fafが最大値faf
maxより大きな補正量fafM1よりも更に大きくなった場合
に、燃料補正量fafが補正量fafM1よりも更に大きくなる
以前のEGR量補正により得られたEGR補正量kegrから所定
値Ceよりも大きい値である所定値CeB1を減算することに
より新たなEGR補正量を設定するようにしてもよい。こ
の場合、補正がなされた後の燃料噴射量が燃料噴射弁11
の寸法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から増量側
へ離れるほど、EGRの減少量が大きくされる。従って、
補正がなされた燃料噴射量が上記寸法公差等による燃料
噴射量の増減範囲内から増量側へ大幅に外れた場合にお
いても、EGR量の減量によりエンジン１の出力変動を確
実に抑制することができる。
（２）上記（１）の場合において、最大値fafmaxよりも
大きな複数（例えば三つ）の補正量fafM1〜fafM3を順次
大きい値に設定し、これらの補正量fafM1〜fafM3に対応
して、EGR補正量の設定に用いる複数（三つ）の所定値C
eB1〜CeB3を順次大きい値に設定してもよい。この場合
においても、補正がなされた後の燃料噴射量が燃料噴射
弁11の寸法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から増
量側へ離れるほど、EGR量の減少量が大きくされるた
め、上記（１）と同様の効果を得ることができる。
（３）本実施形態において、燃料補正量fafが最小値faf
minより小さな補正量fafm1よりも更に小さくなった場合
には、燃料補正量fafが補正量fafm1よりも更に小さくな
る以前のEGR量補正により得られたEGR補正量kegrに所定
値Ceよりも大きい値である所定値Ceb1を加算することに
より新たなEGR補正量を設定するようにしてもよい。こ
の場合、補正がなされた後の燃料噴射量が燃料噴射弁11
の寸法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から減量側
へ大幅に外れた場合においても、EGR量の増量によりエ
ミッションの悪化を確実に防止することができる。
（４）上記（３）の場合において、最小値fafminよりも
小さな複数（例えば三つ）の補正量fafm1〜fafm3を順次
小さい値に設定し、これらの補正量fafm1〜fafm3に対応
して、EGR補正量の設定に用いる複数（三つ）の所定値C
eb1〜Ceb3を順次大きい値に設定してもよい。この場合
においても、補正がなされた後の燃料噴射量が燃料噴射
弁11の寸法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から減
量側へ離れるほど、EGRの増加量が大きくされるため、
上記（３）と同様の効果を得ることができる。
（５）本実施形態では、燃料噴射弁11等の燃料系の寸法
公差に基づいて、燃料補正判定最小値fafmin及び燃料補
正判定最大値fafmaxの設定を行なったが本発明はこれに
限定されない。例えば空燃比センサを用いて実際の空燃
比を測定し、同空燃比がばらついたときの最小値及び最
大値を求める。そして、その最小値及び最大値における
燃料噴射量と同じ値の燃料噴射量を、燃料噴射量補正に
よって得るのに必要となる燃料補正量fafが、燃料補正
判定最小値fafmin及び燃料補正判定最大値fafmaxとして
設定されるようにしてもよい。この場合、燃料補正判定
最小値fafmin及び燃料補正判定最大値fafmaxは、燃料噴
射弁11等の燃料系の寸法公差のみならず、スロットルバ
ルブ等の吸気系の寸法公差をも考慮した値となる。
（６）一般に、燃料補正量faf,EGR量及びNOx排出量の間
には図20に示す関係があり、燃料補正量faf,EGR量及び
トルク変動の間には図21に示す関係がある。これらの関
係を用いてトルク変動及びNOx排出量を満足するレベル
の燃料補正量fafの最小値及び最大値を実験によって求
め、その最小値及び最大値を燃料補正判定最小値fafmin
及び燃料補正判定最大値fafmaxとして設定するようにし
てもよい。
（７）本実施形態では、エンジン１の出力変動としてえ
ば、エンジン１の出力変動に対応した値となる空燃比
を、同エンジン１に設けた空燃比センサにより検出す
る。そして、空燃比センサによって検出されるエンジン
１の実際の空燃比を、上記目標値dlnlvlに対応する空燃
比（目標空燃比）に近づけるように燃料噴射量を増減さ
せてもよい。
（８）トルク変動dlnを検出する代わりに、燃焼室５内
の圧力を検出するための筒内圧センサを設け、エンジン
１の出力変動に対応して変化する筒内圧力最大時期を筒
内圧センサによって検出する。そして、筒内圧センサに
よって検出される実際の筒内圧力最大時期を、上記目標
値dlnlvlに対応する筒内圧力最大時期（目標筒内圧力最
大時期）に近づけるように燃料噴射量を増減させてもよ
い。
（９）トルク変動dlnを検出する代わりに、エンジン１
の出カ変動に対して変化するクランクシャフトの回転速
度を検出し、同検出された回転速度を上記目標値dlnlvl
に対応するクランクシャフトの回転速度（目標回転速
度）に近づけるように燃料噴射量を増減させてもよい。
産業上の利用の可能性 本発明によれば、内燃機関の出力変動が目標値よりも
大きくなった場合、燃料噴射量の増量と再循環排気の減
量とにより出力変動は小さくされる。さらに、内燃機関
のトルク変動が目標値よりも若干増大側に変化したとき
には、再循環排気量を減少させる前に、燃料噴射量のみ
を増大させ、トルク変動を目標値に近づける。従って、
出力変動が目標値よりも大きくなっても、エミッション
悪化を防止しながら、同出力変動を速やか且つ確実に目
標値に近づけることができる。
１つの実施形態によれば、内燃機関の出力変動が目標
値を下回るとこの出力変動を目標値に近づけるべく直ち
に燃料噴射量が減量補正されると共に、同出力変動が目
標値よりも小さい場合にこの出力変動を目標値に近づけ
るべく再循環排気の量が増量される。従って、出力変動
が目標値よりも小さくなっても、燃料噴射量の減量と再
循環排気の増量とにより同出力変動を目標値に近づける
ことができる。
１つの実施形態によれば、内燃機関のトルク変動が目
標値から若干減少側に変化したときには、再循環排気を
増量させる前に、燃料噴射量のみを減量させてトルク変
動を目標値に近づける。この場合には、再循環排気量が
増大しないため、エミッション悪化が防止される。また
この場合には、内燃機関の燃費が向上するようにもな
る。
１つの実施形態によれば、成層燃焼時における最大燃
料補正量は均質燃焼時における最大燃料補正量よりも小
さくされるため、点火プラグ周りに燃料の濃い混合気が
存在する成層燃焼時においても失火が発生するのを防止
することができる。
また、本発明によれば、内燃機関の出力変動を目標値
に近づけるべく補正された燃料噴射量が予め定められた
増減範囲内から外れた場合に、内燃機関の出力変動を目
標値に近づけるべく再循環される排気の量が補正され
る。そのため、再循環される排気の量が少なすぎること
によるエミッション悪化が抑制される。従って、内燃機
関の希薄燃焼時において、排気再循環量制御が併用され
る場合であっても、同機関のエミッションが悪化するの
を制御することができる。
１つの実施形態によれば、燃料噴射量は、例えば内燃
機関における吸気系や燃料系の寸法公差等に起因して必
要量に対し増減される。そして、その燃料噴射量が、例
えば上記寸法公差等により燃料噴射量が増減されたとき
の増減範囲内から増量側へ外れた場合に、出力変動が目
標値に近づくように、内燃機関の吸気系に再循環される
排気の量が減らされる。そのため、上記公差によって燃
料噴射量が必要量よりも少なくなって内燃機関の出力変
動が大きくなったとき、同出力変動を目標値に近づける
ために再循環される排気の量が減らされることはない。
また、燃料噴射量が前記増減範囲内から増大側へ離れる
ほど再循環される排気の減少量を大きくするので、この
燃料噴射量が上記寸法公差等による燃料噴射量の増減範
囲内から増量側へ大幅に外れた場合においても、内燃機
関の出力変動を確実に抑制することができる。
従って、希薄燃焼を行なう内燃機関において、例えば
同機関の吸気系や燃料系の寸法公差等によって燃料噴射
量が必要量よりも少なくなったとき、再循環される排気
が減らされてエミッションが悪化するのを確実に防止す
ることができるようになる。
１つの実施形態によれば、燃料噴射量が例えば上記寸
法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から減量側へ外
れた場合、その増減範囲内から離れるほど再循環される
排気の増加量が大きくなるように制御される。従って、
希薄燃焼を行なう内燃機関において、燃料噴射量が、例
えば上記寸法公差等による燃料噴射量の増減範囲内から
減量側へ大幅に外れた場合においても、エミッション悪
化を確実に抑制することができるようになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｎ 45/00 ３３０ 45/00 ３３０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ａ

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴
    射手段と、 前記内燃機関の排気系から排出される排気の一部を該内
    燃機関の吸気系へ再循環させる排気再循環手段と、 前記内燃機関の出力変動を検出する出力変動検出手段
    と、 前記出力変動検出手段によって検出された出力変動が目
    標値を越えるとこの出力変動を目標値に近づけるべく直
    ちに前記燃料噴射手段による燃料噴射量を増量補正する
    と共に、前記出力変動検出手段によって検出された出力
    変動が目標値よりも大きくされた所定値を越えてからこ
    の出力変動を目標値に近づけるべく前記排気再循環手段
    によって再循環される排気の量を減量補正する制御手段
    と、 を備える内燃機関の燃焼制御装置。
  2. 【請求項２】前記制御手段は、前記出力変動手段によっ
    て検出された出力変動が目標値を下回るとこの出力変動
    を目標値に近づけるべく直ちに前記燃料噴射量を減量補
    正すると共に、前記出力変動手段によって検出された出
    力変動が目標値よりも小さい場合にこの出力変動を目標
    値に近づけるべく前記再循環される排気の量を増量する
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  3. 【請求項３】前記制御手段は、前記出力変動検出手段に
    よって検出された出力変動が目標値よりも小さくされた
    所定値を下回ってから前記再循環される排気の量を増量
    補正する請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  4. 【請求項４】前記内燃機関は、均質燃焼と成層燃焼とを
    選択的に行うものであって、成層燃焼時に該内燃機関の
    出力変動を目標値に近づけるために燃料噴射量を増量補
    正する際の最大燃料補正量を、均質燃焼時に同出力変動
    を目標値に近づけるために前記燃料噴射量を増量補正す
    る際の最大燃料補正量よりも小さく設定した請求項１に
    記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  5. 【請求項５】内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴
    射手段と、 前記内燃機関の排気系から排出される排気の一部を該内
    燃機関の吸気系へ再循環させる排気再循環手段と、 前記内燃機関の出力変動を検出する出力変動検出手段
    と、 前記出力変動検出手段によって検出された出力変動に基
    づきこの出力変動を目標値に近づけるべく前記燃料噴射
    手段による燃料噴射量を補正する噴射量制御手段と、 前記噴射量制御手段によって補正された燃料噴射量が予
    め定められた増減範囲内から外れた場合に前記内燃機関
    の出力変動を目標値に近づけるべく前記排気再循環手段
    によって再循環される排気の量を補正する再循環量制御
    手段と、 を備える内燃機関の燃焼制御装置。
  6. 【請求項６】前記噴射量制御手段は、内燃機関の出力変
    動が目標値よりも大きい場合に前記燃料噴射量を増量補
    正し、前記再循環量制御手段は、前記噴射量制御手段に
    よって制御された燃料噴射量が前記増減範囲から増量側
    へ外れた場合に再循環される排気の量を減量する請求項
    ５に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  7. 【請求項７】前記再循環量制御手段は、前記噴射量制御
    手段によって制御された燃料噴射量が前記増減範囲内か
    ら増量側へ離れるほど再循環される排気の減少量を大き
    くする請求項６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  8. 【請求項８】前記噴射量制御手段は、内燃機関の出力変
    動が目標値よりも小さい場合に前記燃料噴射量を減量補
    正し、前記再循環量制御手段は、前記噴射量制御手段に
    よって制御された燃料噴射量が前記増減範囲内から減量
    側へ外れた場合に再循環される排気の量を増量する請求
    項５に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
  9. 【請求項９】前記再循環量制御手段は、前記噴射量制御
    手段によって制御された燃料噴射量が前記増減範囲内か
    ら減量側へ離れるほど再循環される排気の増大量を大き
    くする請求項８に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
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