WO2021245436A1 - 内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

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佩瑩 鐘
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control method and a control device for an internal combustion engine that corrects an exhaust recirculation rate based on combustion stability.
  • Patent Document 1 torque fluctuations that correlate with variations in the illustrated average effective pressure are detected, torque fluctuations are compared with a threshold value every predetermined cycle, specifically every 16 cycles, and if the torque fluctuation is equal to or less than the threshold value.
  • a technique is disclosed in which the exhaust recirculation rate is increased by a fixed amount and the exhaust recirculation rate is decreased by a predetermined amount when the torque fluctuation exceeds a threshold value.
  • the present invention obtains an index indicating the combustion stability of an internal combustion engine, and corrects the exhaust recirculation rate based on the combustion stability.
  • the exhaust recirculation rate is increased and corrected by a predetermined amount every time the predetermined number of cycles elapses, and when it is detected that the combustion stability is worse than the predetermined level, the exhaust recirculation rate is immediately adjusted. Decrease correction.
  • the exhaust recirculation rate is immediately corrected to a low level without waiting for the lapse of a predetermined number of cycles, so that the continuation of combustion in the deteriorated state is minimized.
  • FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of an internal combustion engine 1 for a vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.
  • the internal combustion engine 1 is, for example, a spark-ignition type internal combustion engine that uses gasoline as fuel and includes a turbocharger 2 as a supercharger. That is, the turbine 2A of the turbocharger 2 is provided in the exhaust passage 3 of the internal combustion engine 1, and the coaxial compressor 2B driven by the turbine 2A is provided in the intake passage 4 of the internal combustion engine 1.
  • the turbine 2A is located on the upstream side of the catalytic converter 5 in the exhaust passage 3. Further, an electronically controlled throttle valve 6 is located on the downstream side of the compressor 2B of the intake passage 4.
  • An air cleaner (not shown) is provided on the inlet side of the intake passage 4, and an air flow meter 7 for detecting the amount of intake air is provided downstream of the air cleaner.
  • an exhaust / recirculation passage 8 from the exhaust passage 3 to the intake passage 4 and an exhaust / recirculation control valve 9 provided in the exhaust / recirculation passage 8 are provided.
  • the exhaust recirculation passage 8 branches from the exhaust passage 3 on the downstream side of the catalytic converter 5. Further, the tip of the exhaust / return passage 8 joins the intake passage 4 at a position downstream of the air flow meter 7 of the intake passage 4 and upstream of the compressor 2B.
  • the exhaust gas recirculation device of the illustrated example is configured in a so-called low pressure EGR type in which exhaust gas is recirculated from the downstream side of the turbine 2A to the upstream side of the compressor 2B, which has a relatively low pressure even in the supercharging region of the internal combustion engine 1.
  • An EGR gas cooler 12 for cooling the exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust gas recirculation control valve 9 of the exhaust gas recirculation passage 8.
  • the opening degree of the exhaust recirculation control valve 9 is controlled by the engine controller 10.
  • the exhaust recirculation control valve 9 may be of any type.
  • the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 9 is controlled so as to realize the target EGR rate according to the intake air amount and the like detected by the air flow meter 7.
  • the engine controller 10 controls the opening degree of the throttle valve 6, controls the fuel injection amount and fuel injection timing by a fuel injection valve (not shown), controls the ignition timing by a spark plug (not shown), and exhaust recirculation control valve. Exhaust recirculation control via 9 is performed.
  • the internal combustion engine 1 of the illustrated example includes a crank angle sensor 11 that outputs a pulse signal for each unit crank angle as the crankshaft rotates, and the engine controller 10 outputs the output signal of the crank angle sensor 11.
  • the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is calculated as an index indicating the combustion stability of the internal combustion engine 1.
  • the target EGR rate is corrected based on the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi is an index known by JP-A-9-14028, JP-A-2014-177911, and the like, and the larger the value, the more unstable the combustion.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi is obtained for each cycle as a moving average (which may be a weighted average) using data of an appropriate number of cycles (for example, 100 cycles).
  • a method using an in-cylinder pressure sensor is also known as a method for obtaining combustion stability, and in the present invention, an index indicating combustion stability may be obtained by using the in-cylinder pressure sensor.
  • the internal combustion engine 1 is used in a series hybrid vehicle.
  • the series hybrid vehicle mainly includes a power generation motor generator that mainly operates as a generator, and an internal combustion engine 1 that is used as a power generation internal combustion engine that drives the power generation motor generator in response to a power request.
  • It mainly consists of a traveling motor generator that operates as a motor to drive the drive wheels, a battery that temporarily stores the generated power, and an inverter device that converts power between the battery and each motor generator. ing.
  • the electric power obtained by driving the motor generator for power generation by the internal combustion engine 1 is stored in the battery via the inverter device.
  • the traction motor generator is driven and controlled via the inverter device using the electric power of the battery.
  • the electric power at the time of regeneration of the traveling motor generator is also stored in the battery via the inverter device.
  • the internal combustion engine 1 that drives the motor generator for power generation is intermittently operated according to the power demand including the state of charge (SOC) of the battery. That is, when the engine controller 10 receives an electric power request from the vehicle side controller according to the accelerator pedal opening degree, the vehicle speed, the SOC, and the like of the vehicle, the internal combustion engine 1 is started in response to the electric power request, and power generation is performed. When the SOC reaches a predetermined level, the internal combustion engine 1 is stopped. Therefore, the internal combustion engine 1 repeatedly starts and stops while the vehicle is in operation.
  • the internal combustion engine 1 is usually controlled in terms of load and rotational speed so that it is operated within a specific operating region near the best fuel economy point. That is, in the internal combustion engine 1 for the series hybrid vehicle, the frequency of change of the operating point (rotational speed and load) is relatively low as compared with the case where the vehicle is mechanically driven by the output of the internal combustion engine.
  • the present invention is not necessarily limited to the internal combustion engine for a series hybrid vehicle, and can be widely applied to an internal combustion engine that mechanically drives a vehicle.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the process of controlling the exhaust gas recirculation rate in one embodiment.
  • the routine shown in this flowchart is repeatedly executed in the engine controller 10 for each combustion cycle of the internal combustion engine 1. In other words, if the internal combustion engine 1 is a 3-cylinder engine, the routine of FIG. 2 is executed every 240 ° CA.
  • the first step 1 it is determined whether or not the amount of change in the rotational speed and the load of the internal combustion engine 1 is less than the threshold value. In other words, it is determined whether the operating point of the internal combustion engine 1 has changed or whether it is in steady operation. If the operating point changes, the process proceeds to step 2 and the target EGR rate reduction experience flag is cleared (set to 0). As will be described later, the target EGR rate decrease experience flag is a flag indicating whether or not the target EGR rate decrease correction based on the deterioration of the combustion stability has been experienced, and is 0 immediately after the operating point is changed.
  • step 1 the process proceeds to step 3 and it is determined whether or not the change in the target EGR rate is less than the threshold value. That is, it is determined whether or not it is immediately after the change of the target EGR rate larger than the threshold value occurs.
  • the change in the target EGR rate here includes both increase and decrease. If NO, that is, a change in the target EGR rate in step 3, the current routine is terminated as it is.
  • step 3 is a process for excluding the transient state immediately after the change of the target EGR rate from the target of the combustion stability determination. Therefore, as shown in the time chart described later, the target EGR rate is stepwise. After the change, NO is determined for a while (appropriate number of cycles or time).
  • step 3 the process proceeds to step 4, and the value of the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi, which is an index indicating the combustion stability, and the value of the counter n indicating the number of cycles are read out.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi is calculated as a moving average for each cycle by another routine.
  • step 5 the illustrated average effective pressure volatility cPi is compared with a predetermined threshold value, and it is determined whether or not it is less than the threshold value. If the illustrated average effective pressure volatility cPi is less than the threshold value, it means that the combustion stability satisfies a predetermined level. In this case, the process proceeds to step 6 to determine whether or not the target EGR rate reduction experience flag is 1. If the target EGR rate decrease experience flag is 1, the current routine is terminated.
  • the target EGR rate decrease experience flag is 0 immediately after the operating point changes.
  • the process proceeds from step 6 to step 7, and the counter value n indicating the number of cycles reaches a predetermined number of cycles (for example, 100 cycles). Determine if. If NO, the process proceeds to step 8, the counter value n is incremented, and the routine is terminated.
  • the counter value n is reset in step 9 and the process proceeds to step 10 to increase and correct the target EGR rate by a relatively small predetermined amount.
  • the reference target EGR rate is set in advance for each operating point, and in step 10, the correction amount with respect to the reference target EGR rate is increased by a predetermined amount.
  • the target EGR rate is determined at that time. Quantitative increase is corrected. Then, since the counter value n is reset when the predetermined number of cycles is reached, if the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi continues to be less than the threshold value for a long time, the increase is corrected by a predetermined amount every time the predetermined number of cycles elapses. Will be done.
  • the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is equal to or higher than the threshold value in step 5, it means that the combustion stability is worse than the predetermined level. It is determined whether or not it is.
  • the target EGR rate decrease experience flag is 0 immediately after the operating point changes. In this case, the process proceeds from step 11 to step 12, the counter value n is reset, and the process proceeds to step 13, and the target EGR rate decrease experience flag is entered. Is set to 1. Then, the process proceeds from step 13 to step 17, and the target EGR rate is reduced and corrected by a predetermined amount. That is, when the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is equal to or higher than the threshold value in a certain combustion cycle, the target EGR rate is immediately reduced and corrected without waiting for the lapse of a predetermined number of cycles.
  • the target EGR rate decrease experience flag in step 11 is determined when the indicated average effective pressure fluctuation rate cPi is equal to or higher than the threshold value in step 5 in the next routine. The judgment of is YES. Therefore, the process proceeds from step 11 to step 14, and it is determined whether or not the counter value n indicating the number of cycles has reached a predetermined number of cycles (for example, 100 cycles). If NO, the process proceeds to step 15, the counter value n is incremented, and the routine is terminated. When the counter value n has reached a predetermined number of cycles, the counter value n is reset in step 16 and the process proceeds to step 17 to reduce and correct the target EGR rate by a relatively small predetermined amount.
  • the target EGR rate reduction experience flag is set to 1 in step 13, and therefore thereafter.
  • the reduction correction of the target EGR rate is not performed, and the state in which the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is equal to or higher than the threshold value continues for a predetermined number of cycles. At that time, the reduction correction of the target EGR rate will be made again. Further, if the state in which the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is equal to or higher than the threshold value continues for a long time, the reduction correction of the target EGR rate is performed every time a predetermined number of cycles elapses.
  • FIG. 3 is a time chart illustrating the operation of the correction control of the target EGR rate described above.
  • a steady determination state in order from the top, (a) a steady determination state, (b) the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi, (c) an EGR rate correction amount, and (d) a target EGR rate decrease experience flag are shown.
  • A) The pulse waveform in the steady state determination state shows whether or not the engine rotation speed, the load, and the target EGR rate are in the steady state by combining the determination in step 1 and the determination in step 2 described above.
  • the rising timing of the waveform of (a) is the timing of proceeding from step 3 to step 4 and subsequent steps in the flowchart of FIG.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi is less than the predetermined threshold value, becomes equal to or more than the threshold value for a while from the time t5, and then becomes less than the threshold value again.
  • the processes of steps 5, 6, 7, and 8 of FIG. 2 are repeatedly executed from the time t1, and the target is as shown in (c) at the time t2 in which the state continues for a predetermined number of cycles.
  • the EGR rate is added and corrected by a predetermined amount. With this increase correction, the determination in step 3 in FIG. 2 becomes NO.
  • the processes of steps 5, 6, 7, and 8 of FIG. 2 are repeatedly executed again at time t3, and as shown in (c), at time t4 in which the state continues for a predetermined number of cycles, as shown in (c).
  • the target EGR rate is further increased and corrected by a predetermined amount.
  • the target EGR rate gradually increases step by step every time the predetermined number of cycles elapses. Since there is a delay before the change in the target EGR rate is reflected in the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi, by performing the next increase correction after waiting for the lapse of a predetermined number of cycles, combustion deterioration due to a rapid increase in the EGR rate The EGR rate can be brought close to the limit while avoiding the above.
  • the indicated average effective pressure fluctuation rate cPi eventually becomes equal to or higher than the threshold value.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi becomes equal to or higher than the threshold value at time t5.
  • the target EGR rate is immediately reduced and corrected by the processing flow of steps 5, 11, 12, 13, and 17 of FIG. 2 described above.
  • the process of step 13 sets the target EGR rate reduction experience flag to 1.
  • the target EGR rate decreases immediately without waiting for the lapse of the number of cycles. As a result, it is possible to prevent the combustion deterioration state from continuing for a long time.
  • the process proceeds from step 3 to step 4 in FIG. 2 at the time t6 after a slight delay determined to be a transient state.
  • the illustrated average effective pressure volatility cPi is equal to or higher than the threshold value, but at this time, since the target EGR rate decrease experience flag is 1, the process proceeds from step 11 to step 14. Therefore, the target EGR rate is not reduced and corrected at this time t6.
  • the target EGR rate is reduced and corrected again at time t7.
  • the reduction correction for the second and subsequent times is performed after waiting for the lapse of a predetermined number of cycles, so that the decrease in the target EGR rate is minimized.
  • the effect of the cycle in which the EGR rate was still high before the time t5 can be eliminated.
  • the combustion stability is improved by correcting the target EGR rate twice.
  • the illustrated average effective pressure fluctuation rate cPi is less than the threshold value
  • time t9 the illustrated average effective pressure fluctuation rate is shown.
  • a predetermined number of cycles elapses when cPi is less than the threshold value.
  • the target EGR rate decrease experience flag is 1, the increase correction of the target EGR rate is prohibited. That is, the target EGR rate is not corrected by completing the routine through step 6 in FIG. This is to prevent the combustion deterioration due to the increase in the EGR rate again because the combustion deterioration actually occurred due to the increase in the EGR rate at the same operating point (engine rotation speed and load).
  • the target EGR rate reduction experience flag becomes 0 if the operating point changes. Therefore, as long as it stays at the same operating point, deterioration of combustion due to an unnecessary increase in EGR rate is avoided.
  • the correction amount for the increase correction and the correction amount for the decrease correction of the EGR rate are shown to be equal for the sake of simplification of the figure, but the correction amounts are different. You may. Further, the correction amount at the time of the first reduction correction may be different from the correction amount at the time of the second and subsequent reduction corrections, and for example, it is possible to give a large amount of the first reduction correction.
  • the predetermined number of cycles for the increase correction and the predetermined number of cycles for the decrease correction of the target EGR do not necessarily have to be the same number of cycles.
  • the number of these cycles and the number of cycles used to calculate the moving average of the illustrated average effective pressure volatility cPi may be different values.
  • the predetermined number of cycles for the increase correction and the number of cycles for the decrease correction are equal to each other, which is substantially the same as the number of cycles used for calculating the moving average of the illustrated average effective pressure volatility cPi. be equivalent to.

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Abstract

内燃機関（1）は、排気還流制御弁（9）を有する排気還流装置と、内燃機関（1）の燃焼安定度の指標となる図示平均有効圧変動率（cPi）を検出するためのクランク角センサ（11）と、燃焼安定度に基づいて排気還流装置のEGR率を補正するコントローラ（10）と、を備える。コントローラ（10）は、図示平均有効圧変動率（cPi）が閾値未満である状態が所定サイクル数継続したらEGR率を所定量ずつ増加補正する。図示平均有効圧変動率（cPi）が閾値以上であったら直ちにEGR率を減少補正する。

Description

内燃機関の制御方法および制御装置
　この発明は、排気還流率を燃焼安定度に基づいて補正する内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
　内燃機関の排気系から吸気系に排気の一部を還流する排気還流装置においては、排気還流率を高くするほど燃費の向上等の上で有利であるが、その反面、燃焼安定度が低下する。つまり、排気還流率は、燃焼安定度によって制限される。
　特許文献１には、図示平均有効圧のばらつきに相関するトルク変動を検出し、所定サイクル毎具体的には１６サイクル毎にトルク変動を閾値と比較して、トルク変動が閾値以下であれば所定量だけ排気還流率を高くし、トルク変動が閾値を超えていれば所定量だけ排気還流率を低くする技術が開示されている。
　しかしながら、このような従来の制御方法では、燃焼が不安定となったときに、所定のサイクル数が経過するまでの間、燃焼が不安定な状態が継続することとなり、好ましくない。
特開昭６０−１０４７５４号公報
　この発明は、内燃機関の燃焼安定度を示す指標を求め、この燃焼安定度に基づいて排気還流率を補正する。燃焼安定度が所定レベルを満たしている場合は、所定サイクル数経過毎に排気還流率を所定量ずつ増加補正し、燃焼安定度が所定レベルよりも悪いことを検出したときは直ちに排気還流率を減少補正する。
　このように、排気還流率を増加補正するに際しては、所定サイクル数経過する毎に所定量ずつ増加補正することで、排気還流率の増加から遅れて出現する燃焼の急激な悪化を回避しつつ排気還流率を限界まで高めることが可能となる。これにより、燃費の改善が図れる。
　一方、燃焼悪化が検出されたときには、所定サイクル数の経過を待たずに直ちに排気還流率を低く補正するので、悪化した状態の燃焼の継続が最小限に抑制される。
この発明の一実施例が適用される内燃機関の構成説明図。 一実施例の排気還流率の補正制御を示すフローチャート。 一実施例の動作を示すタイムチャート。
　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、この発明の一実施例が適用される車両用の内燃機関１の構成説明図である。内燃機関１は、例えばガソリンを燃料とする火花点火式内燃機関であって、過給機としてターボチャージャ２を備えている。すなわち、内燃機関１の排気通路３にターボチャージャ２のタービン２Ａが設けられており、内燃機関１の吸気通路４には、このタービン２Ａによって駆動される同軸上のコンプレッサ２Ｂが設けられている。タービン２Ａは、排気通路３において触媒コンバータ５の上流側に位置している。また吸気通路４のコンプレッサ２Ｂよりも下流側に、電子制御型のスロットル弁６が位置している。吸気通路４の入り口側には、図示せぬエアクリーナが設けられており、かつ、このエアクリーナよりも下流に、吸入空気量を検出するエアフロメータ７が設けられている。
　また、排気の一部を吸気系へ還流する排気還流装置として、排気通路３から吸気通路４へ至る排気還流通路８と、この排気還流通路８に設けられた排気還流制御弁９と、を備えている。一実施例では、排気還流通路８は、触媒コンバータ５の下流側において排気通路３から分岐する。また、排気還流通路８の先端は、吸気通路４のエアフロメータ７よりも下流でかつコンプレッサ２Ｂよりも上流側の位置において吸気通路４に合流している。すなわち図示例の排気還流装置は、内燃機関１の過給域においても比較的低圧であるコンプレッサ２Ｂの上流側にタービン２Ａ下流側から排気を還流するいわゆるロープレッシャーＥＧＲ形式に構成されている。排気還流通路８の排気還流制御弁９上流側には、排気を冷却するＥＧＲガスクーラ１２が設けられている。
　排気還流制御弁９の開度は、エンジンコントローラ１０によって制御される。なお、排気還流制御弁９は、いかなる形式のものであってもよい。エアフロメータ７が検出する吸入空気量等に応じて、目標のＥＧＲ率を実現するように排気還流制御弁９の開度が制御される。
　エンジンコントローラ１０には、内燃機関２の制御のために一般的に必要な種々のセンサ類が接続されており、また、車両内の図示しない他のコントローラとの間で信号の授受を行っている。エンジンコントローラ１０は、これらの入力信号に基づき、スロットル弁６の開度制御、図示しない燃料噴射弁による燃料噴射量や燃料噴射時期の制御、図示しない点火プラグによる点火時期の制御、排気還流制御弁９を介した排気還流制御、等を行っている。
　ここで、図示例の内燃機関１は、クランクシャフトの回転に伴い単位クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ１１を備えており、エンジンコントローラ１０は、このクランク角センサ１１の出力信号を処理して得られる角速度変化に基づき、内燃機関１の燃焼安定度を示す指標として図示平均有効圧変動率ｃＰｉを演算する。そして、後述するように、この図示平均有効圧変動率ｃＰｉに基づき目標のＥＧＲ率を補正する。なお、図示平均有効圧変動率ｃＰｉは、特開平９−１４０２８号公報や特開２０１４−１７７９１１号公報等によって公知の指標であり、値が大きいほど燃焼が不安定であることを表す。この図示平均有効圧変動率ｃＰｉは、適当なサイクル数（例えば１００サイクル）のデータを用いた移動平均（加重平均であってもよい）としてサイクル毎に求められる。なお、燃焼安定度を求める手法として筒内圧センサを用いる方法も知られており、本発明においては、筒内圧センサを用いて燃焼安定度を示す指標を得るようにしてもよい。
　一実施例においては、内燃機関１はシリーズハイブリッド車に用いられる。特に図示しないが、シリーズハイブリッド車は、主に発電機として動作する発電用モータジェネレータと、この発電用モータジェネレータを電力要求に応じて駆動する発電用内燃機関として用いられる内燃機関１と、主にモータとして動作して駆動輪を駆動する走行用モータジェネレータと、発電した電力を一時的に蓄えるバッテリと、バッテリと各々のモータジェネレータとの間で電力変換を行うインバータ装置と、を主体として構成されている。内燃機関１が発電用モータジェネレータを駆動することによって得られた電力は、インバータ装置を介してバッテリに蓄えられる。走行用モータジェネレータは、バッテリの電力を用いてインバータ装置を介して駆動制御される。走行用モータジェネレータの回生時の電力は、やはりインバータ装置を介してバッテリに蓄えられる。
　このようなシリーズハイブリッド車においては、発電用モータジェネレータを駆動する内燃機関１は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）等を含む電力要求に応じて間欠的に運転される。つまり、車両のアクセルペダル開度や車速およびＳＯＣ等に応じて車両側コントローラからエンジンコントローラ１０が電力要求を受けると、その電力要求に応じて内燃機関１が始動され、発電が行われる。ＳＯＣが所定のレベルに達すると、内燃機関１は停止する。従って、内燃機関１は、車両の運転中、始動・停止を繰り返す形となる。内燃機関１は、通常は、最良燃費点付近の特定の運転領域内で運転がなされるように、内燃機関１の負荷および回転速度が制御される。つまり、内燃機関の出力で機械的に車両を駆動する場合に比較して、シリーズハイブリッド車用の内燃機関１では、運転点（回転速度および負荷）の変化の頻度が相対的に少ない。
　なお、本発明においては、必ずしもシリーズハイブリッド車用の内燃機関に限定されるものではなく、機械的に車両を駆動する内燃機関などに広く適用が可能である。
　図２は、一実施例の排気還流率制御の処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに示すルーチンは、エンジンコントローラ１０において、内燃機関１の燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。換言すれば、仮に内燃機関１が３気筒機関であれば、２４０°ＣＡ毎に図２のルーチンが実行される。
　最初のステップ１においては、内燃機関１の回転速度および負荷の各々の変化量が閾値未満であるか否かを判定する。換言すれば、内燃機関１の運転点が変化したか、あるいは定常運転であるか、を判別する。運転点が変化した場合は、ステップ２へ進み、目標ＥＧＲ率低下経験フラグをクリアする（０とする）。目標ＥＧＲ率低下経験フラグは、後述するように、燃焼安定度の悪化に基づく目標ＥＧＲ率の減少補正を経験したかどうかを示すフラグであり、運転点が変化した直後は０である。
　ステップ１でＹＥＳであればステップ３へ進み、目標ＥＧＲ率の変化が閾値未満であるか否かを判定する。つまり閾値よりも大きな目標ＥＧＲ率の変化が生じた直後であるかどうか判別する。ここでの目標ＥＧＲ率の変化は増加・減少の双方を含む。ステップ３でＮＯつまり目標ＥＧＲ率の変化があれば、そのまま今回のルーチンを終了する。なお、ステップ３は、目標ＥＧＲ率が変化した直後の過渡状態を燃焼安定度判定の対象から排除するための処理であり、従って、後述するタイムチャートに示すように、目標ＥＧＲ率がステップ的に変化した後、しばらくの間（適宜なサイクル数もしくは時間）は、ＮＯとの判定がなされる。
　ステップ３でＹＥＳであればステップ４へ進み、燃焼安定度を示す指標である図示平均有効圧変動率ｃＰｉの値と、サイクル数を示すカウンタｎの値と、を読み出す。図示平均有効圧変動率ｃＰｉは、別のルーチンによってサイクル毎に移動平均として算出される。
　次にステップ５において、図示平均有効圧変動率ｃＰｉを所定の閾値と比較し、閾値未満であるか否かを判定する。図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値未満であれば、燃焼安定度が所定レベルを満たしていることを意味する。この場合は、ステップ６へ進み、目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１であるか否かを判定する。目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１であれば、今回のルーチンを終了する。
　目標ＥＧＲ率低下経験フラグは、運転点が変化した直後は０であり、この場合は、ステップ６からステップ７へ進み、サイクル数を示すカウンタ値ｎが所定サイクル数（例えば１００サイクル）に達したかどうかを判定する。ＮＯであれば、ステップ８へ進み、カウンタ値ｎをインクリメントしてルーチンを終了する。また、カウンタ値ｎが所定サイクル数に達していたら、ステップ９でカウンタ値ｎをリセットするとともに、ステップ１０へ進み、目標ＥＧＲ率を比較的小さな所定量だけ増加補正する。なお、基準の目標ＥＧＲ率は、各運転点毎に予め設定されており、ステップ１０では、基準の目標ＥＧＲ率に対する補正量が所定量増加することとなる。
　このように、図示平均有効圧変動率ｃＰｉが所定の閾値未満の状態が続き、ステップ５，６，７と進む燃焼サイクルの回数が所定サイクル数に到達すれば、その時点で目標ＥＧＲ率が所定量増加補正される。そして、所定サイクル数に達したときにカウンタ値ｎがリセットされるので、図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値未満の状態が長く続いたときは、所定サイクル数経過の毎に所定量ずつ増加補正がなされることとなる。
　一方、ステップ５において図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上であれば、燃焼安定度が所定レベルよりも悪いことを意味し、ステップ５からステップ１１へ進んで、目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１であるか否を判定する。目標ＥＧＲ率低下経験フラグは、運転点が変化した直後は０であり、この場合は、ステップ１１からステップ１２へ進み、カウンタ値ｎをリセットするとともに、ステップ１３へ進み、目標ＥＧＲ率低下経験フラグを１にセットする。そして、ステップ１３からステップ１７へ進んで目標ＥＧＲ率を所定量だけ減少補正する。つまり、ある燃焼サイクルで図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上であった場合には、所定サイクル数の経過を待たずに、直ちに目標ＥＧＲ率を減少補正する。
　ステップ１３を経て目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１となると、次回のルーチンにおいてステップ５で図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上であると判定された場合に、ステップ１１の目標ＥＧＲ率低下経験フラグの判定がＹＥＳとなる。そのため、ステップ１１からステップ１４へ進み、サイクル数を示すカウンタ値ｎが所定サイクル数（例えば１００サイクル）に達したかどうかを判定する。ＮＯであれば、ステップ１５へ進み、カウンタ値ｎをインクリメントしてルーチンを終了する。また、カウンタ値ｎが所定サイクル数に達していたら、ステップ１６でカウンタ値ｎをリセットするとともに、ステップ１７へ進み、目標ＥＧＲ率を比較的小さな所定量だけ減少補正する。
　つまり、最初に図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上となってステップ１７により目標ＥＧＲ率の減少補正が行われると、ステップ１３により目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１にセットされるため、それ以降は、仮にある燃焼サイクルで図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上となっても目標ＥＧＲ率の減少補正はなされず、その図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上である状態が所定サイクル数継続したときに再度の目標ＥＧＲ率の減少補正がなされることとなる。また仮に図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上である状態が長く継続した場合には、所定サイクル数が経過する毎に目標ＥＧＲ率の減少補正がなされる。
　図３は、上記の目標ＥＧＲ率の補正制御の動作を説明するタイムチャートである。この図には、上から順に、（ａ）定常判定状態、（ｂ）図示平均有効圧変動率ｃＰｉ、（ｃ）ＥＧＲ率補正量、（ｄ）目標ＥＧＲ率低下経験フラグ、を示している。（ａ）定常判定状態のパルス波形は、上述したステップ１の判定とステップ２の判定とを併せて、機関回転速度、負荷および目標ＥＧＲ率が定常状態であるかどうかを示したものである。この（ａ）の波形の立ち上がりのタイミングが、図２のフローチャートにおいてステップ３からステップ４以降へ進むタイミングとなる。
　この例では、時間ｔ５までの期間は、図示平均有効圧変動率ｃＰｉは所定の閾値未満であり、時間ｔ５からしばらくの間閾値以上となった後、再び閾値未満となっている。
　従って、この例では、時間ｔ１から図２のステップ５，６，７，８の処理を繰り返し実行することとなり、その状態が所定サイクル数継続した時間ｔ２において、（ｃ）に示すように、目標ＥＧＲ率が所定量だけ堆加補正される。この増加補正に伴い、図２のステップ３の判定がＮＯとなる。僅かな遅れの後、時間ｔ３において再び図２のステップ５，６，７，８の処理を繰り返し実行することとなり、その状態が所定サイクル数継続した時間ｔ４において、（ｃ）に示すように、目標ＥＧＲ率がさらに所定量だけ増加補正される。つまり、図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値未満である状態が継続すれば、所定サイクル数の経過の毎に目標ＥＧＲ率が僅かずつステップ的に増加していく。目標ＥＧＲ率の変化が図示平均有効圧変動率ｃＰｉに反映するまでには遅れがあるので、所定サイクル数の経過を待って次の増加補正を行うことで、急激なＥＧＲ率の増加による燃焼悪化を回避しつつＥＧＲ率を限界付近まで近づけることができる。特に、図示平均有効圧変動率ｃＰｉを移動平均として求めると、少し前のサイクル（まだＥＧＲ率が低かったサイクル）の燃焼状態の影響が残るので、増加補正したＥＧＲ率の下での燃焼安定度を正しく得ることができない。所定サイクル数の経過を待って次の増加補正を行うことで、急激な燃焼悪化を回避することができる。
　このようなＥＧＲ率の増加は、燃焼安定度の低下を招来するので、やがて図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上となる。図の例では、時間ｔ５において図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上となる。このときには、前述した図２のステップ５，１１，１２，１３，１７の処理の流れにより、目標ＥＧＲ率が直ちに減少補正される。同時に、ステップ１３の処理により目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１となる。換言すれば、目標ＥＧＲ率低下経験フラグが０であるときに、図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上となると、サイクル数の経過を待たずに直ちに目標ＥＧＲ率が低下する。これにより、燃焼悪化状態が長く続くことが抑制される。
　時間ｔ５で目標ＥＧＲ率の減少補正を行うと、過渡状態と判定される僅かな遅れの後、時間ｔ６において、図２のステップ３からステップ４以降へ処理が進むこととなる。この時間ｔ６においては図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上であるが、このときには目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１であることから、ステップ１１からステップ１４以降へ処理が進むこととなる。従って、この時間ｔ６の時点では目標ＥＧＲ率は減少補正されない。図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値以上の状態が所定サイクル数継続すると、時間ｔ７において、目標ＥＧＲ率が再度減少補正される。このように２回目以降の減少補正は所定サイクル数の経過を待って行うことで、目標ＥＧＲ率の低下が最小限となる。換言すれば、時間ｔ５以前のまだＥＧＲ率が高かったサイクルの影響を排除できる。
　図示例では、目標ＥＧＲ率の２回の減少補正によって燃焼安定度が向上し、例えば時間ｔ８においては図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値未満であり、かつ時間ｔ９において、図示平均有効圧変動率ｃＰｉが閾値未満である状態が所定サイクル数経過する。しかし、このときには目標ＥＧＲ率低下経験フラグが１であるため、目標ＥＧＲ率の増加補正が禁止される。つまり、図２のステップ６を経てルーチンが終了することで、目標ＥＧＲ率の補正がなされない。これは、同一の運転点（機関回転速度および負荷）においてＥＧＲ率を高めたことによる燃焼悪化が実際に生じたので、再度のＥＧＲ率増加による燃焼悪化の発生を未然に防ぐためである。
　前述したように目標ＥＧＲ率低下経験フラグは運転点が変化すれば０となる。従って、同一の運転点に留まる限りは、無用なＥＧＲ率の増加による燃焼悪化が回避される。
　なお、図示例では、図の単純化のためにＥＧＲ率の増加補正の際の補正量と減少補正の際の補正量とが等しく示されているが、各々の補正量が異なる大きさであってもよい。また、初回の減少補正の際の補正量を２回目以降の減少補正の際の補正量と異なる大きさとしてもよく、例えば初回の減少補正を大きく与えるなども可能である。
　また、目標ＥＧＲの増加補正の際の所定サイクル数と減少補正の際の所定サイクル数とは必ずしも同一のサイクル数でなくてもよい。同様に、これらのサイクル数と図示平均有効圧変動率ｃＰｉの移動平均の算出に用いるサイクル数とが異なる値であってもよい。一実施例においては、増加補正の際の所定サイクル数と減少補正の際のサイクル数とは互いに等しく、またこれは、図示平均有効圧変動率ｃＰｉの移動平均の算出に用いるサイクル数と実質的に等しい。

Claims (5)

  1. 　内燃機関の燃焼安定度を示す指標を求め、この燃焼安定度に基づいて排気還流率を補正する内燃機関の制御方法において、
    　燃焼安定度が所定レベルを満たしている場合は、所定サイクル数経過毎に排気還流率を所定量ずつ増加補正し、
    　燃焼安定度が所定レベルよりも悪いことを検出したときは直ちに排気還流率を減少補正する、内燃機関の制御方法。
  2. 　排気還流率を所定量減少補正した後、燃焼安定度が所定レベルよりも悪い状態が所定サイクル数継続したら、排気還流率をさらに所定量減少補正する、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
  3. 　内燃機関が一定の運転点に留まっている間、当該運転点において既に燃焼安定度に基づく排気還流率の減少補正が行われていたときは、燃焼安定度に基づく排気還流率の増加補正を禁止する、請求項１または２に記載の内燃機関の制御方法。
  4. 　サイクル毎に燃焼安定度が所定レベルを満たしているかどうかを判定し、
    　燃焼安定度が所定レベルを満たしているサイクルが所定サイクル数継続したら排気還流率を所定量増加補正し、
    　あるサイクルで燃焼安定度が所定レベルを満たしていない場合は直ちに排気還流率を所定量減少補正し、
    　この減少補正後、燃焼安定度が所定レベルを満たしていないサイクルが所定サイクル数継続したら排気還流率をさらに所定量減少補正する、
    　請求項１~３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  5. 　排気還流制御弁を有する排気還流装置と、内燃機関の燃焼安定度に関連する回転変動もしくは筒内圧を検出する少なくとも１つのセンサと、燃焼安定度に基づいて排気還流装置の排気還流率を補正するコントローラと、を備え、
    　上記コントローラは、
    　燃焼安定度が所定レベルを満たしている場合は、所定サイクル数経過毎に排気還流率を所定量ずつ増加補正し、
    　燃焼安定度が所定レベルよりも悪いことを検出したときは直ちに排気還流率を減少補正する、内燃機関の制御装置。
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