JP4412275B2 - 圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼時における着火時期等に基づき燃料の噴射開始時期を調整する圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置に関する。

例えばディーゼルエンジン等の圧縮時着火式の多気筒内燃機関では、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁が設けられており、噴射された燃料と吸入空気とが共に燃焼に供される。ここで、望み通りの機関出力や排ガス特性などを得るために、燃焼状態に基づいて燃料の噴射開始時期の調整が行われている。詳しくは、燃焼状態の検出器として燃焼圧センサが設置されており、センサ出力から着火時期が算出され、その着火時期が目標とする時期に一致するように噴射開始時期が調整されている。

さて、全気筒に燃焼圧センサを設置し、気筒ごとに噴射開始時期を調整することはコストの面で不利である。このため、燃焼圧センサの数を削減しつつ、良好な機関出力等を得る制御方法が要望されている。そこで、例えば次のような構成とすることが考えられる。燃焼圧センサを特定の気筒のみに設置して同気筒における着火時期を取得し、燃焼圧センサの設置気筒では、取得した着火時期と目標とする時期との偏差に基づいて燃料の噴射開始時期を調整する。一方で、燃焼圧センサの非設置気筒では、実際の着火時期と目標とする時期との偏差はいずれの気筒においても同様の傾向にあると考え、燃焼圧センサの設置気筒において求めた着火時期の偏差に基づいて燃料の噴射開始時期を調整する。

ところで、着火時期が所定の時期よりも遅角側になると、燃焼状態が悪化して良好な機関出力が得られなくなる問題が生じる。これは、筒内圧力が低下したタイミングで燃料が着火すると燃焼エネルギが有効に利用されなかったり、燃焼が広がらずに燃焼の途中で失火が生じたりして望み通りの燃焼エネルギが得られないためである。

そこで、例えば特許文献１では、排ガス再循環装置により排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させる内燃機関において、吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合が最も高い気筒のみに燃焼圧センサを設置し、その燃焼圧センサにより検出した着火時期に基づいてすべての気筒における燃料の噴射開始時期を調整する制御方法が提案されている。この制御方法では、吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合が最も高い気筒では吸入空気中の酸素濃度が低下して失火が生じ易いことに注目し、同気筒の着火時期を基準としてすべての燃料の噴射開始時期を同様に調整することによってＥＧＲガスの影響に起因する失火を回避している。

しかしながら、現実の内燃機関では、各気筒の燃料噴射弁において機差による噴射ばらつきが生じたり、回転角度を検出するセンサにおいて製造公差による検出ばらつきが生じるなどしており、気筒間で着火時期のばらつきが生じる。このため、ＥＧＲガスの影響を考慮して燃焼圧センサを設置し、その検出結果に基づいてすべての気筒における噴射開始時期を調整しても、すべての気筒の着火時期が適正に調整されない可能性がある。そのような場合には、着火時期が燃焼状態の悪化する所定の時期よりも遅角側になり、ひいては良好な機関出力を得ることができない。
特開２０００−１３０２２４号公報

本発明の目的は、特定の気筒における燃焼状態の検出結果に基づいて全気筒における燃焼状態を適正に制御し、良好な機関出力を得ることのできる圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置を提供することである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明では、燃焼状態の検出器の非設置気筒における着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期が検出器の設置気筒における着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期に比べて進角側になるように、検出器の非設置気筒における噴射開始時期を調整する。

本発明の圧縮着火式多気筒内燃機関には、気筒ごとに設けられ燃料を噴射供給する燃料噴射弁や、特定の気筒のみに設置され同気筒における燃焼状態を検出する検出器などが備えられている。そして、望み通りの機関出力や排ガス特性を得るために、燃焼状態の検出器により検出した燃焼状態に基づいて着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期（以下、着火時期等という）が算出され、その着火時期等が目標とする時期に一致するように、燃料噴射弁による燃料の噴射開始時期が調整される。

ところで、燃料噴射弁には機差による噴射ばらつきが生じており、この他にも内燃機関の回転角度を検出するセンサの製造公差による検出ばらつきやシリンダの形状差による燃焼ばらつきなどが生じている。このため、燃焼状態の検出器の設置気筒における噴射開始時期を基準としてすべての気筒における噴射開始時期を同様に調整しても着火時期等が気筒間でばらつく。このとき、着火時期等が目標とする時期よりも遅角側になると燃焼状態が悪化し、機関出力が不安定になるおそれがある。

この点、本発明によれば、検出器の非設置気筒における噴射開始時期は、検出器の非設置気筒における着火時期等が検出器の設置気筒に比べて進角側になるように調整される。これにより、検出器の設置気筒における着火時期等に基づいて検出器の非設置気筒における燃料の噴射開始時期を調整する際において、着火時期が遅れて燃焼状態が不安定になる問題が生じない。したがって、良好な機関出力を得ることができる。また、燃焼状態を検出する検出器の数を削減することができるためコストの面で有利である。

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、着火時期等の気筒間ばらつきを予め求めておき、その気筒間ばらつきに基づいて噴射開始時期を調整する。

前述したように内燃機関では燃料噴射弁の噴射ばらつきなどにより着火時期等が気筒間でばらつく。このため、噴射ばらつきなどに起因する着火時期等の気筒間ばらつきを予め求めておき、その気筒間ばらつきに基づいて噴射開始時期の調整を行うと良い。

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、燃焼状態の検出器の非設置気筒における噴射開始時期を燃焼状態の検出器の設置気筒における噴射開始時期に対して気筒間ばらつきのばらつき時間だけ進角側に補正する。

本発明によれば、燃焼状態の検出器の非設置気筒における着火時期等が燃焼状態の検出器の設置気筒における着火時期等に比べて気筒間ばらつきのばらつき時間だけ進角側になる。これにより、着火時期が遅れ、機関出力の低下が生じる時期になることが確実に回避される。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の発明において、噴射開始時期の調整量を内燃機関の運転情報に基づいて可変に設定する。

着火時期の気筒間ばらつきは、燃料噴射弁の機差等による噴射ばらつきなどの他に、内燃機関の都度の運転状態によっても影響を受ける。このため、内燃機関の運転情報に基づいて噴射開始時期の調整量を可変に設定すると良い。これにより、内燃機関の運転情報に応じてより適切に着火時期が調整され、ひいては良好な機関出力を得ることができる。

内燃機関の運転情報として排ガス再循環装置により再循環される排ガスの吸入空気に占める割合に注目すると、排ガスの割合が高くなるほど早い時期に燃料が噴射されるように噴射開始時期の調整量を設定すると良い。排ガスの割合が高くなるほど吸入空気中の酸素濃度が低下するため着火時期が遅角側になり易くなるが、より早い時期に燃料を噴射することにより着火時期が遅角側になることを回避できる。

また、内燃機関の運転情報として排ガス酸素濃度に注目すると、排ガス酸素濃度が低いほど早い時期に燃料が噴射されるように噴射開始時期の調整量を設定すると良い。排ガス酸素濃度が低いほど吸入空気中の酸素濃度が低いことになるため着火時期が遅角側になり易くなるが、より早い時期に燃料を噴射することにより着火時期が遅角側になることを回避できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、所定の燃焼条件が成立している状態においてのみ着火時期等を進角側にする噴射開始時期の調整を行う。

着火時期等を意図的に進角側にシフトさせると機関出力の低下が防止できる反面、排ガス特性が悪化することが懸念される。また、気筒間ばらつきなどにより着火時期等が遅角側になる場合の機関出力の低下度合いは内燃機関の燃焼状態によって相違すると考えられる。故に、所定の燃焼条件が成立している状態においてのみ着火時期等を進角側にする噴射開始時期の調整を行い、同燃焼条件が成立していない状態では噴射開始時期の調整を行わないようにすると良い。ここで「所定の燃焼条件」とは、例えば、着火時期等が遅角側にずれこむことで機関出力の低下の度合いが大きくなるような燃焼条件を言う。これにより、機関出力と排ガス特性とのバランスをとることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５の発明において、予混合燃焼が行われる場合に所定の燃焼条件が成立している状態として着火時期等を進角側にする噴射開始時期の調整を行う。

予混合燃焼は、吸気行程又は圧縮行程の初期に燃料噴射弁により燃料を噴射供給し、燃料と吸入空気との予混合気を形成させて燃焼させるものである。この予混合燃焼では、機関出力の低下が生じる時期が比較的進角側であり、また、着火時期等が遅角側になる場合の機関出力の低下度合いが比較的大きい。このため、予混合燃焼では、着火時期等の気筒間ばらつきにより着火時期等が遅れ、機関出力が低下する問題が顕著である。このため、予混合燃焼が行われる場合に噴射開始時期の調整を行うと良い。

請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、排ガス再循環装置により再循環される排ガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒に燃焼状態の検出器を設置したことを特徴とする。

吸入空気中に占める排ガスの割合が最も高くなるほど燃焼ガス中の酸素濃度が低下して失火が生じやすい。このため、内燃機関の吸入通路の形状等より吸入空気中に占める排ガスの割合が最も高い気筒を選択し、その気筒に燃焼状態の検出器を設置すると良い。これにより、燃焼状態の検出器を設置した気筒における噴射開始時期を基準としてすべての気筒における噴射開始時期を同様に調整した場合に、再循環される排ガスに起因して着火時期等が遅れ、機関出力の低下が生じる時期よりも遅角側になることが回避される。このとき、さらに噴射ばらつきなどに起因する着火時期等の気筒間ばらつきに基づいて噴射開始時期の調整が行われるため、機関出力が不安定になることがより確実に防止される。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両エンジンとして４気筒ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、この制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１２と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１３とが設けられている。吸気管１１はスロットルバルブ１２の下流にて分岐され、エンジン１０の各気筒の吸気ポートに接続されている。

エンジン１０には、気筒ごとにインジェクタ１５が配設されている。インジェクタ１５は各気筒共通のコモンレール１６に接続され、コモンレール１６には高圧ポンプ１７が接続されている。高圧ポンプ１７が駆動されると図示しない燃料タンクから燃料が汲み上げられ、高圧の燃料がコモンレール１６の連続的に蓄圧される。また、コモンレール１６にはコモンレール圧の燃料圧を検出するコモンレール圧センサ１８が設けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。吸気バルブ２１の開動作により吸入空気が燃焼室２３内に導入され、インジェクタ１５より噴射供給された燃料と共に燃焼に供される。燃焼後の排ガスは排気バルブ２２の開動作により排気管３１に排出される。排気管３１の下流には排ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３２が設けられている。

エンジン１０には、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させるための排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が設けられている。すなわち、吸気管１１のスロットルバルブ１２の下流部と排気管３１との間にＥＧＲ配管３３が設けられている。ＥＧＲ配管３３には環流されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３４が設けられ、ＥＧＲ配管３３と吸気管１１の連結部にはＥＧＲガスの環流量を調節するＥＧＲ弁３５が設けられている。ＥＧＲガスを吸気系に環流することにより燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生が抑制される。

また、吸気管１１と排気管３１との間には、ターボチャージャ４０が配設されている。ターボチャージャ４０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ４１と、排気管３１に設けられたタービンホイール４２とを有し、これらが回転軸４３にて連結されている。ターボチャージャ４０では、排気管３１を流れる排気によってタービンホイール４２が回転し、その回転力が回転軸４３を介してコンプレッサインペラ４１に伝達される。コンプレッサインペラ４１は伝達された回転力により回転し、吸気管１１内を流れる吸入空気を圧縮して過給する。ターボチャージャ４０にて過給された空気は、インタークーラ４５によって冷却された後、その下流側に給送される。ターボチャージャ４０によって吸入空気が圧縮されることで、吸入空気の充填効率が高められる。

エンジン１０の＃１〜＃４気筒のうち＃１気筒には、筒内圧力を検出する燃焼圧センサ５１が設置されている。ここで、＃１気筒は、吸気管１１の配設形状等により吸入空気に占めるＥＧＲガスの割合が最も高い気筒である。この他、エンジン制御システムには、排ガスの酸素濃度を検出する空燃比センサ５２、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ５３、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５４などが備えられている。

ＥＣＵ６０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものであり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより都度のエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御等のエンジン１０の各種制御を実施する。ＥＣＵ６０には、都度のエンジン運転状態を表す情報として前述したスロットル開度センサ１３、コモンレール圧センサ１８、燃焼圧センサ５１、空燃比センサ５２、クランク角度センサ５３、アクセル開度センサ５４などからの各々検出信号が入力される。

ＥＣＵ６０は、燃焼圧センサ５１からの検出信号に基づき、＃１気筒における着火時期を取得する。詳しくは、クランク角度センサ５３からの検出信号に基づいてピストンの上下動に伴い刻々変化する筒内容積を求め、その筒内容積と燃焼圧センサ５１より得られる筒内圧力とから熱発生率を算出する。そして、熱発生率が予め定めた基準値を上回ったタイミングを着火時期として取得する。

本エンジン制御システムにおいてエンジン１０では、２通りの燃焼モードが設定されている。この場合、第１の燃焼モードである通常燃焼では、高圧縮の状態の気筒内にインジェクタ１５により燃料噴射が行われ、その際高圧縮状態であるために燃料が順次着火して燃焼に供される。また、第２の燃焼モードである予混合燃焼では、例えば、通常燃焼時よりも早期に、すなわち吸気行程又は圧縮行程の初期にインジェクタ１５により燃料噴射が行われる場合、筒内圧力が比較的低いため、インジェクタ１５による噴射燃料はすぐには着火せず、高圧縮状態になるまでに筒内の吸入空気と混合される。そして、高圧縮の状態となった後に圧縮着火され、燃焼に供される。ここで言う「予混合燃焼」はこのような形態に限らず、例えばＴＤＣ付近で燃料噴射を行い、大量のＥＧＲガスを環流させて着火を遅らせることにより、噴射中に着火が生じないようにする場合も含む。ＥＣＵ６０では、エンジン回転速度及びエンジン負荷によって定義されるエンジン運転領域に応じてエンジン１０の燃焼モードを切り替えるようにしている。エンジン１０の低回転速度領域又は低負荷領域においては第２の燃焼モードである予混合燃焼を行い、その他の領域においては第１の燃焼モードである通常燃焼を行う。

図２は、着火時期とエンジントルクとの関係を示す図である。通常燃焼と予混合燃焼とのいずれの燃焼においても、着火時期が所定の時期よりも進角側の場合にはほぼ一定のエンジントルクが得られるが、着火時期がその所定の時期よりも遅角側になるにつれてエンジントルクが低下する。これは、筒内圧力が低下したタイミングで燃料が着火すると燃焼エネルギが有効に利用されなかったり、燃焼が広がらずに燃焼の途中で失火して望み通りの燃焼エネルギが得られないことに起因する。通常燃焼と予混合燃焼とではエンジントルクの低下が生じる着火時期が異なり、エンジントルクの低下が生じる時期は予混合燃焼の方が通常燃焼に比べて進角側になる。また、エンジントルクの低下が生じる着火時期の範囲において、着火時期の遅角量に対するトルクの低下量は通常燃焼よりも予混合燃焼の方が大きいものとなっている。

図３は、予混合燃焼における着火時期と排ガスの成分との関係を示す図である。図３（ａ）はＮＯｘの発生量を示すものであり、図３（ｂ）はＰＭ（粒子状物質）の発生量を示すものである。ＮＯｘ及びＰＭは共に着火時期が遅角側になるほど発生量が減少する傾向にある。

図２及び図３の関係より予混合燃焼においては、良好なエンジントルクを得つつ排ガスの成分を良好なものとするために、着火時期がエンジントルクの低下が生じる所定の時期の直前になるように燃料の噴射開始時期を調整することが望ましい。

ところで、気筒ごとに設置されているインジェクタ１５には機差による噴射ばらつきが生じている。また、クランク角度センサ５３には製造公差によるクランク軸の回転角度の検出ばらつきが生じており、この他にもシリンダの形状差による燃焼ばらつきなどが生じている。これらにより、特定の気筒における噴射開始時期を基準として、すべての気筒のインジェクタ１５に対して同じタイミングで噴射指令を与えたとしても着火時期が気筒間でばらつく。このため、燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒を基準としてすべての気筒における燃料の噴射開始時期を同様に調整すると、燃焼圧センサ５１の非設置気筒である＃２〜＃４気筒において着火時期が目標とする時期よりも遅角側になり、エンジントルクの低下が生じるおそれがある。

図４は、気筒間の着火時期のばらつきの様子を示す図である。図４において、燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒では、着火時期がエンジントルクの低下が生じない範囲内となるように燃料噴射開始時期が調整されており、その噴射開始時期はａ１であり着火時期はｃ１１となっている。また、燃焼圧センサ５１の非設置気筒である＃２〜＃４気筒では、＃１気筒と同じ噴射開始時期ａ１とされた場合、各気筒における着火時期がそれぞればらつく（ｃ１２，ｃ１３，ｃ１４）。ここで、＃３，＃４気筒における着火時期ｃ１３，ｃ１４は、＃１気筒における着火時期ｃ１１よりも進角側である。一方で、＃２気筒における着火時期ｃ１２は、＃１気筒における着火時期ｃ１１よりも遅角側である。このため、＃２気筒において、着火時期ｃ１２がエンジントルクの低下が生じる範囲になっており、熱発生率の変化が異常になっている。なお、このとき、最も進角側である着火時期ｃ１３と最も遅角側である着火時期ｃ１２との差、すなわち着火時期の気筒間ばらつき時間はΔＴｉである。

上記の問題に鑑み、本実施の形態では、燃焼圧センサ５１の非設置気筒においてインジェクタ１５による燃料の噴射開始時期を気筒間ばらつき時間ΔＴｉだけ進角側に補正する。この気筒間ばらつき時間時間ΔＴｉの最大値や傾向等は事前に知りうる値であり、本実施の形態では０．５〜１．０°ＣＡ程度である。

図５は、気筒間ばらつき時間ΔＴｉを考慮した燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。本燃料噴射制御では、予混合燃焼中に燃焼圧センサ５１の非設置気筒＃２〜＃４における燃料の噴射開始時期を気筒間ばらつき時間ΔＴｉだけ進角側に補正する。なお、本燃料噴射制御はＥＣＵ６０により所定周期毎に実施される。

ステップＳ１０１では、エンジン運転情報としてエンジン回転速度やアクセル操作量などを取得する。ステップＳ１０２では、そのエンジン運転情報に基づいて、目標着火時期を算出する。ステップＳ１０３では噴射開始時期Ｔｓなどの噴射パラメータを算出する。具体的には、本燃料噴射制御では、＃１気筒の燃焼時の目標着火時期に対する実際の着火時期の偏差を反映して噴射開始時期Ｔｓを算出することとしており、ここでは着火時期の偏差の前回値（ＲＡＭ値）に基づいて噴射開始時期Ｔｓを算出する。また、ステップＳ１０３では噴射パラメータとして燃料の噴射率や噴射期間なども算出する。

ステップＳ１０４では、クランク角度センサ５３からのクランク角信号に基づいて今回の噴射気筒を検出する。そして、ステップＳ１０５において、今回の噴射気筒が燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒か否かを判定する。＃１気筒であればステップＳ１０６に移行し、＃１気筒でなければステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０５において噴射気筒が燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒であると判定された場合には、ステップＳ１０６において噴射パラメータに基づく噴射指令をインジェクタ１５に出力する。その後、ステップＳ１０７において燃焼圧センサ５１の検出信号に基づいて着火時期を取得するとともに、ステップＳ１０８において目標着火時期と実際の着火時期の偏差を算出し、ステップＳ１０９において着火時期のずれ時間をＲＡＭに記憶する。その後、本燃料噴射制御の処理を終了する。

ステップＳ１０５において噴射気筒が燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒でないと判定された場合には、ステップＳ１１０において、燃焼圧センサ５１の非設置気筒である＃２〜＃４気筒について、噴射開始時期Ｔｓの補正を行うか否かを判定する。具体的には、予混合燃焼中か否かを判定し、予混合燃焼中のときに補正が要である判断する。このとき、エンジン制御システムではエンジン運転領域に応じて燃焼モードが設定されており、例えばエンジン１０の低回転速度領域又は低負荷領域においては予混合燃焼が行われ、その他の領域では通常燃焼が行われている。予混合燃焼中であればステップＳ１１１に移行して噴射開始時期Ｔｓを気筒間ばらつき時間ΔＴｉだけ進角側に補正し、予混合燃焼中でなければ気筒間ばらつき時間ΔＴｉに関する補正を行わない。ステップＳ１１２では噴射パラメータに基づく噴射指令をインジェクタ１５に対して出力し、その後、本燃料噴射制御の処理を終了する。

図６は、図５に示した燃料噴射制御を適用した際の燃焼態様を示す図である。図５において、燃焼圧センサ５１の設置気筒である＃１気筒では、着火時期がエンジントルクの低下が生じない範囲内となるように燃料噴射開始時期が調整されており、その噴射開始時期はａ２であり着火時期はｃ２１となっている。また、燃焼圧センサ５１の非設置気筒である＃２〜＃４気筒では、その噴射開始時期が＃１気筒における噴射開始時期ａ２よりも気筒間ばらつき時間ΔＴｉだけ進角側になっている。このとき、＃２〜＃４気筒における着火時期ｃ２２〜ｃ２４は、＃１気筒における着火時期ｃ２１よりも進角側である。すなわち、すべての着火時期ｃ２１〜２４がエンジントルクの低下が生じない範囲内となっている。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃焼圧センサ５１の非設置気筒における着火時期が燃焼圧センサ５１の設置気筒における着火時期に比べて進角側になるように、燃焼圧センサ５１の非設置気筒における噴射開始時期Ｔｓを調整したため、着火時期が遅れ、エンジントルクの低下が生じる時期になることが回避される。すなわち、燃焼圧センサ５１の設置気筒における着火時期に基づいて燃焼圧センサ５１の非設置気筒における噴射開始時期Ｔｓを調整する際に燃焼状態が不安定になる問題が生じない。特に、噴射開始時期Ｔｓの調整では、噴射ばらつきなどに起因する着火時期の気筒間ばらつきΔＴｉが予め求められ、その気筒間ばらつき時間に応じて進角側に補正が行われることにより、着火時期が遅れ、エンジントルクの低下が生じることが確実に回避される。

また、燃焼圧センサ５１がＥＧＲ装置により再循環されるＥＧＲガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒に設置したことにより、ＥＧＲガスに起因して着火時期の遅れることが回避され、エンジントルクの低下が生じることがより確実に回避される。

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。

上記実施の形態では、着火時期の気筒間ばらつきに着目し、その着火時期の気筒間ばらつきに基づいて噴射開始時期の調整を行ったが、これに限らない。着火時期以外に、着火時期に相関する所定燃焼時期に着目する。例えば、エンジントルクに寄与するパラメータとして、熱発生率のピーク時期、燃焼重心時期、燃焼終了時期等のいずれかに注目し、噴射開始時期の調整を行う構成としても良い。これらのエンジントルク出力に寄与する燃焼時期に注目して噴射開始時期を調整することにより、燃焼時期が目標とする時期よりも遅角側になることを回避可能であり、ひいては良好なエンジントルクを得ることができる。

上記実施の形態では、図５の燃料噴射制御において予混合燃焼中に噴射開始時期Ｔｓの補正を行ったが、これに限らない。着火時期が所定の時期よりも遅角側になるとエンジントルクが低下し易い同様の燃焼としてＨＣＣＩ（希薄予混合圧縮着火燃焼）中や低温燃焼中などにおいて噴射開始時期Ｔｓの補正を行っても良い。また、図１には示されていないが、ＮＯｘ浄化のためのＮＯｘ触媒を搭載した制御システムにおいては吸蔵したＮＯｘをパージするための燃焼リッチ実行時などに噴射開始時期Ｔｓの補正を行っても良い。着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉに基づいて噴射開始時期Ｔｓを調整することにより、着火時期が適正に制御され、良好な燃焼状態を得ることができる。

また、通常燃焼の燃焼モードにおいてもセタン価の低い燃料を使用した場合には、着火時期が遅角側になり易く、エンジントルクが低下する問題を生じ易くなる。このため、補正条件として通常燃焼の燃焼モード中であり、且つ熱発生率が異常か否かを判定し、異常であると判定した場合には着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉに基づく噴射開始時期Ｔｓの補正を行うと良い。

上記実施の形態では、噴射ばらつきなどに起因する着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉに応じて噴射開始時期Ｔｓを調整したが、気筒間ばらつき時間ΔＴｉに所定の係数αを乗じて噴射開始時期Ｔｓを補正する構成としても良い。着火時期が目標とする時期よりも遅角側になることをより確実に回避する場合には係数αを１よりも大きな値とし、噴射開始時期Ｔｓを着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉよりもさらに進角側に補正すると良い。一方で、排ガス特性などを重視する場合には係数αを１よりも小さな値とし、噴射開始時期Ｔｓを着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉよりは遅角側に補正しても良い。

また、噴射開始時期Ｔｓの進角量をエンジン運転情報に基づいて可変に設定すると良い。例えば、エンジン運転情報として吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合や排ガス酸素濃度などに注目する。先ず、吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合に注目すると、その割合が高いほど噴射開始時期Ｔｓの進角量をより進角側に補正する構成とする。排ガスの割合が高いほど吸入空気中の酸素濃度が低下するため着火時期が遅角側になり易くなるが、この構成によれば噴射開始時期がより進角側になることにより着火時期が遅れてエンジントルクの生じる時期になることが回避される。また、排ガス酸素濃度に注目すると、その排ガス酸素濃度が低いほど射開始時期Ｔｓの進角量をより進角側に補正する構成とする。排ガス酸素濃度が低いほど吸入空気中の酸素濃度が低いことになるため着火時期が遅角側になり易くなるが、この構成によれば噴射開始時期がより進角側になることにより遅れてエンジントルクの生じる時期になることが回避される。

上記実施の形態では、吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合が最も高い＃１気筒に燃焼圧センサ５１を設置し、燃焼圧センサ５１を設置していない＃２〜＃４気筒のすべての気筒に対して噴射開始時期Ｔｓの補正を行ったが、これに限らない。任意の一の気筒に燃焼圧センサ５１を設置し、他の気筒のうち吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合が比較的高い気筒のみに噴射開始時期Ｔｓの補正を行う構成とする。ＥＧＲガスの割合が比較的高い気筒は吸気管１１の形状等により予め知りうるものである。すなわち、この構成では、ＥＧＲガスに起因して失火が生じ易い気筒においてのみ着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉに基づく噴射開始時期Ｔｓの補正が行われる。この結果、同気筒においては着火時期が目標とする所定の時期よりも遅角側になることが回避される。一方で、ＥＧＲガスの影響が小さい気筒では、着火時期の気筒間ばらつき時間Ｔｉに基づく噴射開始時期Ｔｓの補正が行われず、着火時期が過剰に進角側になることが回避される。以上により、安定したエンジントルクを得ることができる。

また、シリンダの配列方法等により吸気管が２系統以上設けられているエンジンに対しては、吸気管の系統ごとに任意の一の気筒に燃焼圧センサ５１を設置する。例えば、気筒数が多く２つのバンクが形成されるようなエンジンにおいては、バンクごとに１本ずつ燃焼圧センサ５１を設置する。そして、バンクごとに他の気筒のうち吸入空気中に占めるＥＧＲガスの割合が比較的高い気筒のみに噴射開始時期Ｔｓの補正を行う構成とする。すなわち、この構成では、バンクごとに着火時期の気筒間ばらつき時間ΔＴｉに基づく噴射開始時期Ｔｓの補正が行われる。これにより、バンクごとに良好な燃焼状態が得られ、ひいては安定したエンジン出力を得ることができる。

上記実施の形態では、一の気筒のみに燃焼圧センサ５１を設置したが、これに限らない。二以上の気筒に燃焼圧センサ５１を設置し、その複数の燃焼圧センサ５１により取得した着火時期に基づいて燃料の噴射開始時期Ｔｓの補正を行う構成としても良い。

上記実施の形態では、燃焼状態の検出器として燃焼圧センサを用いたがこれに限らない。燃焼時に発生する燃焼光を検出するための燃焼光センサを特定の気筒に設置し、同燃焼光センサによる検出結果から着火時期を算出するようにしても良い。

エンジン制御システムの概略を示す全体構成図である。 着火時期とエンジントルクとの関係を示す図である。 着火時期とＮＯｘの発生量及びＰＭの発生量との関係を示す図である。 噴射指令と着火時期との関係を示す図である。 着火時期の気筒間ばらつき時間を考慮した燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。 着火時期の気筒間ばらつき時間を考慮した場合の噴射指令と着火時期との関係を示す図である。

符号の説明

１０…エンジン、１５…燃料噴射弁としてのインジェクタ、３３…ＥＧＲ配管、３５…ＥＧＲ弁、５１…燃焼状態の検出器としての燃焼圧センサ、６０…ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 複数の気筒に各々設けられた燃料噴射弁と、特定の気筒のみに設置され、該特定の気筒内における燃焼状態を検出する検出器と、を備えた圧縮着火式の多気筒内燃機関に適用され、
   前記検出器により検出した燃焼状態に基づいて着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期を算出し、該算出される着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期が目標とする時期に一致するように、前記燃料噴射弁による燃料の噴射開始時期を調整する制御装置において、
   前記検出器の非設置気筒における着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期が前記検出器の設置気筒における着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期に比べて進角側になるように、前記検出器の非設置気筒における前記噴射開始時期を調整する調整手段を備えたことを特徴とする圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。
2. 前記着火時期又はそれに相関する所定燃焼時期の気筒間ばらつきを予め求めておき、前記調整手段は、前記気筒間ばらつきに基づいて前記噴射開始時期を調整することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。
3. 前記調整手段は、前記検出器の非設置気筒における噴射開始時期を、前記検出器の設置気筒における噴射開始時期に対して前記気筒間ばらつきのばらつき時間分だけ進角側に補正することを特徴とする請求項２に記載の圧縮着火式の内燃機関の制御装置。
4. 前記調整手段は、前記噴射開始時期の調整量を前記内燃機関の運転情報に基づいて可変に設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。
5. 前記調整手段は、所定の燃焼条件が成立している状態においてのみ前記噴射開始時期の調整を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。
6. 前記調整手段は、予混合燃焼が行われる場合に、前記所定の燃焼条件が成立している状態として前記噴射開始時期の調整を行うことを特徴とする請求項５に記載の圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。
7. 排ガス再循環装置により環流された排ガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒に前記燃焼状態の検出器を設置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置。

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