JP2006083737A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、内燃機関の制御装置に関し、車両の置かれた大気圧環境の中で、オイル消費量の抑制と触媒劣化の防止とを両立するうえで最適な状態を常に実現することを目的とする。
【解決手段】 内燃機関１０の減速時にフューエルカットを行う。フューエルカット時に、排気ガス再循環量が増えるように可変動弁機構３２，３４を制御し、かつ、スロットル開度TAが小さくなるようにスロットル弁１８を制御する。大気圧情報を取得し、大気圧が低いほど、排気ガス再循環量の増量補正量を少なくし、かつ、スロットル弁１８の絞り補正量を大きくする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、減速時にフューエルカットを行う内燃機関の運転状態を制御するための制御装置に関する。

従来、例えば特開２００２−２２７６７１号公報には、内燃機関の減速時にフューエルカットを行うシステムが開示されている。ここには、また、フューエルカットの実行に伴うオイル消費の抑制（オイル上がりの防止）と、フューエルカットの実行に伴う触媒の劣化抑制とを両立するように、内燃機関のバルブタイミングおよびバルブリフト量を最適化する技術が開示されている。

内燃機関のフューエルカットは、機関回転数がある程度確保されている状況下でスロットル開度が閉じられた場合に、つまり、運転者によって減速が要求された場合に、燃費特性の改善を目的として実行される。このため、フューエルカットの実行中は、吸気管内部が大きく負圧化すると共に、吸気通路から排気通路にかけて燃料を含まない空気が流通する事態が生ずる。

吸気管内部に大きな負圧が生ずると、その影響により、内燃機関の筒内も負圧化され易い。そして、筒内が負圧化されると、所謂オイル上がり（ピストン周囲を伝ってオイルが筒内に流入する現象）、或いはオイル下がり（バルブステムの周囲を伝ってオイルが筒内に流入する現象）により、内燃機関におけるオイル消費量が増大する。このため、オイル消費量を抑える観点より、フューエルカット時における吸気管圧力は、過度に負圧化させないことが望ましい。

一方、内燃機関の排気通路に配置される触媒は、高温環境下でリーンなガスの供給を受けると劣化し易いという特性を有している。フューエルカットの実行中は、燃料を含まないリーンなガスが高温の触媒に流れ込むため、触媒の劣化が進み易い。ここで生ずる劣化を抑制するためには、フューエルカット中に生ずる流通空気量を少量とすることが好ましい。

上述した従来のシステムは、バルブタイミングとバルブリフト量とを最適化することにより、フューエルカット時における吸気管圧力が過度に負圧化するのを避け、更に、その際の流通空気量を抑制しようとするものである。このため、このシステムは、フューエルカットの実行に伴うオイル消費量の増大を抑え、かつ、触媒の劣化を抑制するうえで、優れた特性を有している。

特開２００２−２２７６７１号公報 特開平１０−２９９５１８号公報 特開平１０−１１５２３４号公報

フューエルカットの実行に伴うオイル上がりは、吸気管圧力が負圧化されることにより、筒内とクランクケースの内部とに大きな圧力差が生ずることにより、つまり、筒内圧力と大気圧との間に大きな差が生ずることにより発生する。上述したオイル下がりについても同様である。

ところで、車両を取り巻く大気圧は、必ずしも常に一定ではない。例えば高地においては、平地に比して大気圧が低くなる。このため、高地においては、平地に比して、フューエルカットの実行中に、筒内圧力と大気圧との間に差が生じ難い。

上述した従来のシステムは、高地走行時と平地走行時を区別することなくバルブタイミングやバルブリフト量を制御する。この場合、高地においては、フューエルカットの実行中に、吸気管圧力の負圧化が不必要に抑制される事態、つまり、流通空気量が必要最小限の値にまで絞られない事態が生ずる。この点、上記従来のシステムは、高地においては、オイル消費量の抑制と、触媒劣化の防止とを両立するうえで、最適な状態を実現するものではなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、車両の置かれた大気圧環境の中で、オイル消費量の抑制と触媒劣化の防止とを両立するうえで最適な状態を常に実現することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
排気ガスを筒内に再循環させるEGR発生機構と、
アクセル開度と独立してスロットル開度を変化させることのできるスロットル弁と、
フューエルカット時に、排気ガス再循環量を、所定の増量補正分だけ増量させるEGR増量手段と、
フューエルカット時に、スロットル開度を、所定の絞り補正分だけ小さくするスロットル開度絞り手段と、
大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
大気圧が低いほど前記増量補正分を小さくする増量補正分修正手段、および、大気圧が低いほど前記絞り補正分を大きくする絞り補正分修正手段のうち、少なくとも一方と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
アクセル開度と独立してスロットル開度を変化させることのできるスロットル弁と、
フューエルカット時に、スロットル開度を、所定の絞り補正分だけ小さくするスロットル開度絞り手段と、
大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
大気圧が低いほど前記絞り補正分を大きくする絞り補正分修正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
排気ガスを筒内に再循環させるEGR発生機構と、
フューエルカット時に、排気ガス再循環量を、所定の増量補正分だけ増量させるEGR増量手段と、
大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
大気圧が低いほど前記増量補正分を小さくする増量補正分修正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１または第３の発明において、
前記EGR発生機構は、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開弁期間を可変とする可変動弁機構を含み、
前記EGR増量手段は、前記可変動弁機構を駆動して内部排気ガス再循環量を増量させるVVT駆動手段を含むことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記大気圧情報は、車両の存在位置の高度情報を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、フューエルカット時に、排気ガス再循環量を増量補正分だけ増量させると共に、スロットル開度を、絞り補正分だけ小さくすることができる。排気ガス再循環量が増えると、吸気管圧力の負圧化が抑制され、かつ、触媒に流入するガスのリーン化が抑制される。更に、スロットル開度が絞られると、触媒に流れ込むガスの流量が抑制される。このため、本発明によれば、フューエルカットの実行に伴うオイル消費量の増大を防ぎ、かつ、その実行中における触媒の劣化の進行を抑制することができる。また、本発明によれば、大気圧が低いほど、排気ガス再循環量の増量補正分を小さくし、また、スロットル開度の絞り補正分を大きくすることができる。排気ガス再循環量を減らし、また、スロットル開度の絞りを大きくすれば、吸気管圧力はより大きく負圧化するが、大気圧が低い環境下では、そのような負圧化が生じてもオイル消費量は増大しない。一方、そのような負圧化を生じさせれば、触媒の劣化を抑制し、かつ、フューエルカットからの復帰に備えて筒内の既燃ガス比率を下げることができる。このため、本発明によれば、内燃機関を取り巻く大気圧の環境に適合して、常に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の防止とを両立するうえで最適な状態を実現することができる。

第２の発明によれば、フューエルカット時に、スロットル開度を、絞り補正分だけ小さくすることができる。スロットル開度が絞られると、触媒に流れ込むガスの流量が抑制される。このため、本発明によれば、フューエルカットの実行に伴う触媒の劣化の進行を抑制することができる。また、本発明によれば、大気圧が低いほど、スロットル開度の絞り補正分を大きくすることができる。スロットル開度の絞りを大きくすれば、吸気管圧力はより大きく負圧化するが、大気圧が低い環境下では、そのような負圧化が生じてもオイル消費量は増大しない。一方、そのような負圧化を生じさせれば、触媒の劣化を抑制することができる。このため、本発明によれば、内燃機関を取り巻く大気圧の環境に適合して、常に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の防止とを両立するうえで最適な状態を実現することができる。

第３の発明によれば、フューエルカット時に、排気ガス再循環量を増量補正分だけ増量させることができる。排気ガス再循環量が増えると、吸気管圧力の負圧化が抑制され、かつ、触媒に流入するガスのリーン化が抑制される。このため、本発明によれば、フューエルカットの実行に伴うオイル消費量の増大を防ぎ、かつ、その実行中における触媒の劣化の進行を抑制することができる。また、本発明によれば、大気圧が低いほど、排気ガス再循環量の増量補正分を小さくすることができる。排気ガス再循環量を減らすと、吸気管圧力はより大きく負圧化するが、大気圧が低い環境下では、そのような負圧化が生じてもオイル消費量は増大しない。一方、そのような負圧化を生じさせれば、フューエルカットからの復帰に備えて筒内の既燃ガス比率を下げることができる。このため、本発明によれば、内燃機関を取り巻く大気圧の環境に適合して、常に、オイル消費量の抑制と触媒劣化の防止とを両立するうえで最適な状態を実現することができる。

第４の発明によれば、可変動弁機構を駆動して、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開弁期間を変化させることにより、内部排気ガス再循環量の増量を実現することができる。

第５の発明によれば、車両が存在する位置の高度情報を、大気圧情報として用いることができる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。

吸気通路１２には、その内部を流れる空気量、すなわち、内燃機関１０に流入する吸入空気量Gaを検知するエアフロメータ１６が配置されている。エアフロメータ１６の下流には、スロットル弁１８が配置されている。スロットル弁１８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータ２０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットル弁１８の近傍には、スロットル開度TAを検出するためのスロットルポジションセンサ２２、およびアクセル開度AAを検出するためのアクセルポジションセンサ２４が配置されている。

内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。内燃機関１０が備える個々の気筒には、吸気通路１２に通じる吸気ポート、および排気通路１４に通じる排気ポートが設けられている。吸気ポートには、その内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が配置されている。また、吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、吸気通路１２と筒内、或いは排気通路１４と筒内を導通状態または遮断状態とするための吸気弁２８および排気弁３０が設けられている。

吸気弁２８および排気弁３０は、それぞれ可変動弁(VVT)機構３２，３４により駆動される。可変動弁機構３２，３４は、それぞれ、クランク軸の回転と同期して吸気弁２８および排気弁３０を開閉させると共に、それらの開弁特性（開弁時期、作用角、リフト量など）を変更することができる。

内燃機関１０は、クランク軸の近傍にクランク角センサ３６を備えている。クランク角センサ３６は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ３６の出力によれば、クランク軸の回転位置や回転速度、更には、機関回転数NEなどを検知することができる。

内燃機関１０の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための触媒３８が配置されている。また、触媒３８の上下には、それぞれの位置で排気空燃比に応じた出力を発する空燃比センサ４０および酸素センサ４２が配置されている。

図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサやアクチュエータが接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。

［実施の形態１における基本的動作］
（フューエルカットとオイル消費量）
本実施形態のシステムは、内燃機関１０の運転中にアクセルペダルが開放された場合に、スロットル弁１８を閉じて燃料の噴射を停止する処理、つまり、フューエルカット(F/C)を実行する。

機関回転数NEが高い領域では、スロットル弁１８が閉じられると、吸気管圧力PMは大きく負圧化する。そして、吸気管圧力PMが過度に負圧化した場合は、筒内にも過剰な負圧が発生し、その結果、所謂オイル上がりやオイル下がりが発生する。このため、F/Cの実行中に、スロット開度TAを通常のアイドル運転時と同様に閉じることとすると、F/Cの実行に伴って、オイル消費量が増大する事態が生ずる。

図２は、本実施形態の装置が、上述したオイル消費量の増大を防ぐべく、平地走行時に実行する動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。ここには、具体的には、時刻t0においてアクセルペダルが開放され、F/C条件が成立した例を示している。尚、図２において、「TA0」は、アイドル運転時（通常のアクセルペダル開放時）に実現されるスロットル開度（基本アイドル開度）である。また、「PM0」および「Ga0」は、それぞれ、スロットル開度TAが基本アイドル開度TA0とされた場合に生ずると予測される基本吸気管圧力、および基本吸入空気量である。

本実施形態の装置は、平地走行中にF/Cが開始されると、図２（Ｂ）に示すように、スロットル開度TAを基本アイドル開度TA0より大きな値に制御する。その結果、F/Cの実行中における吸気管圧力PMは、図２（Ｃ）に示すように、基本吸気管圧力PM0より高い値（平地での大気圧PaLに近い値）となる。このため、本実施形態のシステムによれば、平地走行中にF/Cが実行されても、その影響でオイル消費量が極端に増えることはない。

（フューエルカットと触媒劣化）
上述したF/Cの実行中は、必然的に、触媒３８に対して燃料を含まないガス、つまり、極端にリーンに偏ったガスが流入する。触媒３８は、高温環境化で酸素の供給を受けると、劣化を進行させ易いという特性を有している。このため、F/Cの実行中は、触媒３８の劣化が進み易い。

更に、上述したようにF/Cの実行中に、スロットル開度TAを基本アイドル開度TA0より大きくした場合は、図２（Ｄ）に示すように、吸入空気量Gaが、基本吸入空気量Ga0より多量となる。触媒１８の劣化は、流入してくるリーンガスが多量であるほど進み易い。従って、スロットル開度TAを上記の如く制御することは、触媒１８の保護を図る観点からすれば、好ましいことではない。

（高地での特殊性）
ところで、図２（Ｃ）に示すΔP_Lは、車両が平地を走行している場合に、F/Cの実行中に、吸気管圧力PMと大気圧PaLとの間に生ずる差圧である。一方、ΔP_Hは、車両が高地を走行している場合に、F/Cの実行中に吸気管圧力PMと大気圧PaHとの間に生ずる差圧である。高地の大気圧PaHは平地の大気圧PaLより低いため、高地で生ずる差圧ΔP_Hは、平地で生ずる差圧ΔP_Lより小さなものとなる。

本実施形態の内燃機関１０では、吸気管圧力PMと大気圧Paとの差圧がΔP_Lを超えない限りは、オイル上がりやオイル下がりが発生しない。このため、高地でのF/C時に図２（Ｃ）に示すような差圧ΔP_Hが生ずるとすれば、吸気管圧力PMの負圧化が不当に妨げられており、更なる改善が可能であるにも関わらず、触媒３８の劣化が十分に抑制されていないことになる。

そこで、本実施形態では、大気圧Paが低圧となる高地等の環境下では、大気圧Paが通常値となる環境下に比して、F/Cの実行中により大きくスロットル開度TAを絞ることとした。つまり、低大気圧の環境下では、吸気管圧力PMと大気圧との差圧ΔP_Hが、オイル上がりやオイル下がりを発生させない限界値に達するように、F/C中におけるスロットル開度TAを、通常時に比して絞り込むこととした。このため、本実施形態の装置によれば、車両を取り巻く大気圧の値に関わらず、常に、触媒３８を保護するうえで最適な条件でF/Cを実行することが可能である。

［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、減速F/Cが実行中であるかが判別される（ステップ１００）。F/Cが実行中でない場合は、そのまま今回の処理は終了される。

一方、F/Cが実行中であると判別された場合は、次に、大気圧情報KPAが取り込まれる（ステップ１０２）。大気圧情報KPAは、大気圧Paを表す変数であり、本実施形態では、エアフロメータ１６の出力や機関回転数NE等に基づいて、公知の手法で算出される。但し、その取得の方法は、これに限定されるものではなく、大気圧センサを用いて、直接的に大気圧Paを検知することとしてもよい。

次に、スロットル差圧補正係数が取得される（ステップ１０４）。次いで、スロットル開度基本要求値が取り込まれる（ステップ１０６）。その後、スロットル開度TAの要求値が算出され、その算出結果が実現されるように、スロットル弁１８の制御が行われる（ステップ１０８）。

図４は、上記ステップ１０４〜１０８においてスロットル開度TAの要求値を算出する手法を説明するための図である。本実施形態において、スロットル開度TAの要求値は、図４（Ａ）に示すように、次式に従って算出される。
スロットル開度要求値＝基本アイドル開度TA0＋TA1−差圧補正係数×TA2
・・・（１）

「基本アイドル開度TA0」は、上述した通り、通常のアイドル運転時に実現されるべきスロットル開度である。「TA1」は、F/Cの実行に伴う吸気管圧力PMの過剰な負圧化を避けるために、基本アイドル開度TA0に加算される第１補正係数である。

図４（Ｂ）は、第１補正係数TA1を算出するために、ECU５０が記憶しているマップの一例である。ここに示す通り、第１補正係数TA1は、アイドル回転数（８００rpm）付近では最低値「0」となり、機関回転数NEが高くなるに連れて大きな値になるように（最大値1.2）設定されている。このため、第１補正係数TA1によれば、機関回転数NEが高い領域ほどスロットル開度TAを大きく補正することができ、F/Cの実行中における吸気管圧力PMの過剰な負圧化を有効に防止することができる。

上記（１）式中、「TA2」は、スロットル開度TAを絞り込むための第２補正係数である。ECU５０は、第２補正係数TA2を算出するために、図４（Ｃ）に示すマップを記憶している。このマップによれば、第２補正係数TA2は、アイドル回転数（800rpm）付近では最低値「0」とされ、機関回転数NEが高くなるに連れて大きな値に（最大値2.0）設定される。

また、上記（１）式中、「差圧補正係数」は、大気圧の影響をスロットル開度TAに反映させるための補正係数である。ECU５０は、差圧補正係数を算出するために、図５に示すマップを記憶している。このマップによれば、差圧補正係数は、平地（大気圧Paが通常値となる環境下）では、最低値「0」に設定され、車両の高度が上がるに連れて（大気圧Paが下がるに連れて）、大きな値に設定される。

図３に示すルーチン中、上記ステップ１０４では、具体的には、図５に示すマップを参照して、大気圧情報KPAに対応する差圧補正係数が算出される。また、上記ステップ１０６では、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すマップを参照して、第１補正係数TA1および第２補正係数TA2が算出され、それらTA1およびTA2が、基本アイドル開度と共に取り込まれる。そして、上記ステップ１０８では、取り込んだそれらの値を上記（１）式に代入することにより、スロットル開度TAの要求値が算出される。

上記の処理によれば、例えば、差圧補正係数が「1.0」に設定される高地においては、スロットル開度TAの要求値は、基本アイドル開度TA0より小さな値に設定される（NE＝800rpmの場合を除く）。高地においては、大気圧Paが低圧であるため、そのようなスロットル開度TAが用いられても、吸気管圧力PMが過剰に負圧化することはない。一方、そのようなスロットル開度によれば、吸入空気量Gaを基本吸入空気量Ga0より少量とすることができ、触媒３８の劣化を抑制するうえで好適な状態を作り出すことができる。

以上説明した通り、本実施形態の装置によれば、F/Cの実行に伴うオイル消費量の増大を確実に防ぐことができる。その上で、本実施形態の装置によれば、車両を取り巻く大気圧の環境に応じて、常に、触媒３８の劣化を抑制するうえで最適な条件でF/Cを実行することができる。このため、本実施形態の装置によれば、オイル消費量の増大防止と、触媒３８の劣化抑制とを、高い次元で両立させることができる。

また、車両が高地を走行する際には、空気密度が低いことから、内燃機関１０の出力がダウンし、平地走行時に比してローギヤが多用される傾向が生ずる。ローギヤでの走行頻度が上がると、排気ガス量が増えやすく、より触媒３８が劣化し易い状態となる。このため、高地走行時には、平地走行時に増して触媒３８の劣化抑制が強く要求される。本実施形態の装置によれば、このような高地走行時における要求に適切に応えることが可能である。

ところで、上述した実施の形態１においては、大気圧Paそのものを大気圧情報として取得することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、大気圧情報は、大気圧Paと関連を有するものであれば足り、例えば、ナビゲーション装置などから得られる車両の高度情報を大気圧情報として利用してもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ECU５０が、F/C条件の成立時にF/Cを実行することにより前記第２の発明における「フューエルカット手段」が、上記ステップ１０８において、スロットル開度TAの要求値を算出するにあたり、「差圧補正係数×TA2」の減算処理を行うことにより前記第２の発明における「スロットル開度絞り手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第２の発明における「大気圧情報取得手段」が、上記ステップ１０４において差圧補正係数を算出することにより前記第２の発明における「絞り補正分修正手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図６乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成において、ECU５０に、後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

図６は、本実施形態の装置の平地でのF/C動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態のシステムは、実施の形態１の場合と同様に、内燃機関１０の運転中にアクセルペダルが開放された場合に、スロットルバルブ１８を閉じてF/Cを実行する。図６は、時刻t0においてF/Cが開始された場合を例示している。

F/Cの実行中は、実施の形態１において説明した通り、オイル上がりやオイル下がりが発生しないように、吸気管圧力PMが過剰に負圧化するのを避けることが必要である。本実施形態のシステムは、その要求を満たすために、F/Cの開始後に、可変動弁機構３２，３４を動かして内部排気ガス再循環量（内部EGR量）を増やすこととしている。

内部EGR量は、例えば、可変動弁機構３２，３４を動かして、吸気弁２８の開弁期間と排気弁３０の開弁期間とが重なる期間、すなわち、バルブオーバーラップ期間を伸ばすことにより増やすことができる。また、内部EGR量は、例えば、可変動弁機構３４を動かして、排気弁３０の閉弁時期を、排気上死点より早い領域で進角させることによっても増やすことができる。

図６（Ｃ）は、時刻t0の後に、内部EGR量を増やすために、可変動弁機構３２，３４が作動し、その結果、時刻t1において所望の内部EGR量が確保された状態を示している。また、図６（Ｂ）は、内部EGRが存在しない場合の吸気管圧力PM（一点鎖線）と、適量の内部EGR量が確保された状況下での吸気管圧力PM（実線）とを対比して表したものである。更に、図６（Ｄ）は、内部EGRが存在しない場合の排気空燃比A/F（一点鎖線）と、適量の内部EGR量が確保された状況下での排気空燃比A/F（実線）とを対比して表したものである。

内部EGR量が確保される状況下では、吸気通路１４の内部に、スロットル弁１８を通過して流入してきた新たな空気に加えて、内部EGRとして残存した既燃ガスが存在する。このため、吸気管圧力PMは、図６（Ｂ）に示すように、内部EGRが確保される場合の方が、内部EGRが存在しない場合に比して高圧（大気圧に近い圧力）となる。このため、F/Cの開始後に、適量の内部EGR量を生じさせると、オイル上がりやオイル下がりの発生を有効に防ぐことができる。

また、内部EGRが残存する状況下では、筒内ガス中に燃料成分が混入することから、図６（Ｄ）に示すように、内部EGRが存在しない場合に比して、F/C中における排気空燃比A/Fのリーン化が抑制される。そして、排気空燃比A/Fのリーン化が抑制できれば、F/C中における触媒３８の劣化を有効に抑制することができる。このように、F/Cの実行中に適量の内部EGR量を発生させることは、オイル消費量の増加防止と、触媒３８の劣化抑制とを両立するうえで有効な措置である。

しかしながら、F/Cの終了時に、内部EGRが多量に生じている場合には、F/Cからの復帰を図る段階で、内燃機関１０の運転状態が不安定になり易い。図６においては、時刻t2においてF/Cの終了が指令されている。この際、可変動弁機構３２，３４が、内部EGR量を多量に発生させる状態に変位していたとすると、その後、その変位が消滅し（時刻t3）、更に、ガスの輸送遅れの影響が消滅するまでは、筒内ガスの空燃比が不安定となる（図６（Ｄ）参照）。このため、F/Cからの復帰時に内燃機関１０を安定に作動させるためには、F/C中における内部EGR量は少量であることが望ましい。

上述した実施の形態１において説明した通り、高地などの低大気圧環境下では、通常の大気圧環境下に比して、F/C時に、吸気管圧力PMが大きく負圧化するのを許容することができる。このため、高地走行中は、平地走行中に比して、F/C中に確保するべき内部EGR量を減らすことが可能である。そして、F/C中に確保するべき内部EGR量を減らせば、F/Cからの復帰時に、安定した燃焼状態が得られるまでの時間を短縮することができ、内燃機関１０の安定性を高めることができる。このため、本実施形態のシステムは、車両の置かれた大気圧環境を考慮して、F/C中の内部EGR量が常に必要最小限の値となるように、可変動弁機構３２，３４の制御を行うこととした。

［実施の形態２における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために、本実施形態においてECU５０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、減速F/Cが実行中であるかが判別される（ステップ１１０）。その結果、F/Cが実行中であると判別された場合は、次に、大気圧情報KPAが取り込まれる（ステップ１１２）。尚、これらの処理は、図３に示すステップ１００および１０２の処理と実質的に同様である。

図７に示すルーチンでは、ステップ１１２の処理に次いで、VVT差圧補正係数が取得される（ステップ１１４）。その後、基本のVVT進角度が取り込まれる（ステップ１１６）。最後に、VVT進角度の要求値が算出され、その算出結果が実現されるように、可変動弁機構３４が駆動される（ステップ１１８）。尚、ここでは、便宜上、内部EGR量の増量は、バルブオーバーラップ期間を伸張させることにより、より具体的には、排気弁３０のバルブタイミングVVTを進角させることにより実現するものとする。

図８は、上記ステップ１１４〜１１８において、VVT進角度（排気弁３０の閉弁時期に対する進角度）の要求値を算出する手法を説明するための図である。本実施形態において、VVT進角度の要求値は、図８（Ａ）に示すように、次式に従って算出される。
VVT進角度要求値＝差圧補正係数×基本のVVT進角度 ・・・（２）

図８（Ｂ）は、基本のVVT進角度を算出するためにECU５０が記憶しているマップの一例である。ここに示す通り、基本のVVT進角度は、アイドル回転数（８００rpm）付近では最低値「0」となり、機関回転数NEが高くなるに連れて大きな値になるように設定される。このため、F/C中の内部EGR量は、機関回転数NEが高いほど多量となる傾向を示す。

上記（２）式中、「差圧補正係数」は、大気圧の影響をVVT進角度に反映させるための補正係数である。ECU５０は、差圧補正係数を算出するために、図９に示すマップを記憶している。このマップによれば、差圧補正係数は、大気圧Paが通常値となる平地では、基準値「1.0」に設定され、車両の高度が上がるに連れて（大気圧Paが下がるに連れて）、小さな値に設定される。

図８に示すルーチン中、上記ステップ１１４では、具体的には、図９に示すマップを参照して、大気圧情報KPAに対応する差圧補正係数が算出される。また、上記ステップ１１６では、図６（Ｂ）に示すマップを参照して、基準のVVT進角度が算出される。そして、上記ステップ１１８では、それらの値を上記（２）式に代入することにより、VVT進角度の要求値が算出される。

上記の処理によれば、例えば、差圧補正係数が「1.0」に設定される平地においては、通常の大気圧Paの下で、オイル上がりやオイル下がりの発生を防ぐに足る内部EGR量が生ずるように、大きなVVT進角度を要求することができる。また、差圧補正係数が1.0に比して十分に小さな値となる高地においては、VVT進角度が小さな値となり、可変動弁機構３４の過剰な動作、および内部EGR量の過剰な発生を有効に阻止することができる。このため、本実施形態の装置によれば、オイル消費量の増大防止と、触媒３８の劣化抑制とを、高い次元で両立させながら、高地でのF/Cからの復帰時における内燃機関１０の安定性を顕著に改善することができる。

ところで、上述した実施の形態２においては、吸気管圧力PMの過剰な負圧化を防ぐために、F/C時に十分な内部EGR量発生させることとしているが、同様の機能は、外部EGR量を増やすことにより達成することとしてもよい。そして、高地でのF/C時に、平地でのF/C時に比して、外部EGRを少量とすることにより、実施の形態２の場合と同様の効果、つまり、高地でのF/Cからの復帰時における内燃機関１０の安定性を改善するという効果を実現することが可能である。

また、上述した実施の形態２においては、排気弁３０のバルブタイミングを進角させてバルブオーバーラップを伸張させることにより内部EGR量を増量することとしているが、その増量の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、吸気弁２８のバルブタイミングを遅らせてバルブオーバーラップを伸張させて内部EGR量を増量させることとしてもよい。更には、排気弁の閉弁時期を排気上死点以前の領域で進角させることにより内部EGR量を増量させることとしてもよい。

また、上述した実施の形態１および２では、それぞれ、大気圧Paを考慮してスロットル開度TAを補正する処理と、大気圧Paを考慮してEGR量を補正する処理とを、別個に行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、それらの処理は、最適な制御が実現されるように、互いに組み合わせて同時に行うこととしてもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、可変動弁機構３２，３４が、前記第３の発明における「EGR発生機構」に想到している。また、ここでは、ECU５０が、F/C条件の成立時にF/Cを実行することにより前記第３の発明における「フューエルカット手段」が、上記ステップ１１８の処理を行うことにより前記第３の発明における「EGR増量手段」および前記第４の発明における「VVT駆動手段」が、上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第３の発明における「大気圧情報取得手段」が、上記ステップ１１４および１１６の処理を実行することにより前記第３の発明における「増量補正分修正手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態１および２を組み合わせて実行する場合には、可変動弁機構３２，３４が、前記第１の発明における「EGR発生機構」が実現される。また、この場合は、ECU５０が、F/C条件の成立時にF/Cを実行することにより前記第１の発明における「フューエルカット手段」が、上記ステップ１１８の処理を行うことにより前記第１の発明における「EGR増量手段」が、上記ステップ１０８において、スロットル開度TAの要求値を算出するにあたり、「差圧補正係数×TA2」の減算処理を行うことにより前記第１の発明における「スロットル開度絞り手段」が、上記ステップ１０２または１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「大気圧情報取得手段」が、上記ステップ１１４および１１６の処理を実行することにより前記第１の発明における「増量補正分修正手段」が、上記ステップ１０４において差圧補正係数を算出することにより前記第１の発明における「絞り補正分修正手段」が、それぞれ実現される。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。 実施の形態１において実行される平地でのF/C動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 図３に示すルーチン中でスロットル開度要求値を算出するために用いられる手法を説明するための図である。 図３に示すルーチン中で参照されるスロットル差圧補正係数のマップである。 本発明の実施の形態２において実行されるF/C動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 図７に示すルーチン中でVVT進角度要求値を算出するために用いられる手法を説明するための図である。 図７に示すルーチン中で参照されるVVT差圧補正係数のマップである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
３２，３４ 可変動弁機構
３８ 触媒
５０ ECU(Electronic Control Unit)
KPA 大気圧情報
F/C フューエルカット
PM 吸気管圧力
EGR 排気ガス再循環
TA スロットル開度
TA0 基本アイドル開度
NE 機関回転数
Ga 吸入空気量
VVT バルブタイミング

Claims (5)

1. 内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
   排気ガスを筒内に再循環させるEGR発生機構と、
   アクセル開度と独立してスロットル開度を変化させることのできるスロットル弁と、
   フューエルカット時に、排気ガス再循環量を、所定の増量補正分だけ増量させるEGR増量手段と、
   フューエルカット時に、スロットル開度を、所定の絞り補正分だけ小さくするスロットル開度絞り手段と、
   大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
   大気圧が低いほど前記増量補正分を小さくする増量補正分修正手段、および、大気圧が低いほど前記絞り補正分を大きくする絞り補正分修正手段のうち、少なくとも一方と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
   アクセル開度と独立してスロットル開度を変化させることのできるスロットル弁と、
   フューエルカット時に、スロットル開度を、所定の絞り補正分だけ小さくするスロットル開度絞り手段と、
   大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
   大気圧が低いほど前記絞り補正分を大きくする絞り補正分修正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関の減速時にフューエルカットを行うフューエルカット手段と、
   排気ガスを筒内に再循環させるEGR発生機構と、
   フューエルカット時に、排気ガス再循環量を、所定の増量補正分だけ増量させるEGR増量手段と、
   大気圧情報を取得する大気圧情報取得手段と、
   大気圧が低いほど前記増量補正分を小さくする増量補正分修正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記EGR発生機構は、吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開弁期間を可変とする可変動弁機構を含み、
   前記EGR増量手段は、前記可変動弁機構を駆動して内部排気ガス再循環量を増量させるVVT駆動手段を含むことを特徴とする請求項１または３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記大気圧情報は、車両の存在位置の高度情報を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。

Images