JP4089641B2 - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は排気系の排気を燃焼室に戻す内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。

内燃機関においては、燃料噴射系の異常が検出された場合、その検出結果に応じた適切なフェール制御を行うようにしている。例えば、特許文献１には、燃料噴射弁の燃料噴射量が過大になったときには、機関運転を直ちに停止させる一方、燃料ポンプの異常やフィルタの詰まり等により適切な燃料噴射圧が確保できないときには、そのまま退避運転を行うことが好ましい旨記載されている。

ところで、内燃機関では、燃料を吸気ポートに噴射する、いわゆるポート噴射式と、燃焼室内に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式とがあり、この２つは機関始動時等、機関温度が低いときに、その噴射燃料が気化され難い傾向がある。特に、直噴式では、ポート噴射式に比べて、こうした傾向が一層顕著となり噴射燃料が気化され難いことによる影響が大きい。

このため、こうした冷間運転時には、例えば吸気バルブ及び排気バルブの双方が同時に開弁するバルブオーバラップ期間を通常よりも長く設定し、排気通路から燃焼室に戻される排気、すなわちＥＧＲガスの熱により燃焼室内の温度を上昇させ、噴射燃料の気化を促進することが考えられる。
特開平１０−２９９５５７号公報

このようにＥＧＲガスを燃焼室に導入することにより、冷間運転時において燃焼室内に燃料を直接噴射する場合であっても、その気化を極力促進して比較的良好な燃焼状態を維持することができるようになる。

但し、上述したような燃料噴射圧が低下したときにＥＧＲガスを燃焼室に戻すようにした場合には、以下のような不都合が懸念される。
すなわち、燃料噴射圧が低いときには、燃料を好適に噴射することができず、噴射燃料の粒子が大きくなるためにその気化が促進されない。さらに、ＥＧＲガスが導入されることにより、噴射燃料の気化は促進されるにしても、燃焼室内の燃焼に必要な新気量（酸素）の割合が少なくなってしまうため、結局は燃焼室内における燃焼悪化が助長されてしまうこととなる。そして、こうした燃焼悪化が生じると、失火や回転速度の変動等が避けきれないものとなる。

こうした傾向は、直噴式の内燃機関において最も顕著であるが、ポート噴射式の内燃機関においても発生し得る。
尚、こうした不都合の発生は、上述したようなバルブオーバラップ期間を長くすることによるＥＧＲガスの導入、すなわち内部ＥＧＲを利用する場合に限らず、燃焼室の排気通路と吸気通路とを接続して排気を吸気通路に戻すようにした外部ＥＧＲを利用する場合にあっても程度の差こそあれ概ね共通したものとなっている。

本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴射圧が低下した場合であっても、燃焼悪化を助長することなく退避運転のできる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することにある。

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以下に説明する。
請求項１に記載の発明は、排気系の排気を燃焼室に戻す内燃機関のＥＧＲ制御装置において、燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射圧を検出する検出手段と、前記検出される燃料噴射圧がその目標値よりも低いときにＥＧＲ量を制限する制限手段とを備え、前記制限手段は前記ＥＧＲ量にかかる制限に際し、同ＥＧＲ量についての上限値を設定するとともに同ＥＧＲ量がこの上限値を上回るときに同ＥＧＲ量を上限値と等しく設定し、更に前記制限手段は前記上限値を前記内燃機関の機関温度に基づいて可変設定するようにしている。

同構成によれば、排気系から燃焼室に戻される排気の量、すなわちＥＧＲ量を制限することにより燃料噴射圧の低下に起因する燃焼悪化が助長されるのを極力抑制することができる。
またＥＧＲ量を制限するに際し、例えばＥＧＲガスの導入を一律禁止するようにした構成と比較して、ＥＧＲ量が前記上限値以下であるときには、ＥＧＲガスの熱による噴射燃料の気化を促進することができ、より柔軟なＥＧＲ量の制限を行うことができるようになる。
更に例えば、燃焼室内の温度に応じて上限値を適切に設定することができ、ＥＧＲ量の制限を同燃焼室内における噴射燃料の燃焼状態に即して行うことができるようになる。

ところで、燃料を吸気ポートに噴射する、いわゆるポート噴射式と、燃料室内に燃料を直接噴射する、いわゆる直噴式とでは、直噴式の方が、燃料噴射圧の低下による影響を受け易い。従って、このＥＧＲ量の制限を、請求項２に記載の発明によるように、前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する、という直噴式の構成に採用することで、燃料噴射圧の低下に起因する燃焼悪化が助長されるのを抑制することが望ましい。尚、これに限らず、このＥＧＲ量の制限は、ポート噴射式の構成に採用した場合でもこの燃焼悪化が助長されるのを抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、前記制限手段は前記内燃機関の機関温度が所定温度以下であるときに前記ＥＧＲ量にかかる制限を実行するものであるとしている。

内燃機関の機関温度が低く、従って燃焼室の温度が低いときには、燃焼室の温度による噴射燃料の気化促進が期待できず、燃料噴射圧の低下に起因する燃焼悪化といった悪影響も極めて生じやすい状態となっている。

この点、請求項３記載の構成では、こうした内燃機関の機関温度が所定温度以下、すなわち機関温度が低いときに上記ＥＧＲ量の制限を実行するようにしているため、こうした悪影響を好適に抑制することができるようになる。

また、上記各請求項に記載の構成において、例えば排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を設け、同ＥＧＲ通路の途中に設けられた流量制御弁の開度制御を通じてＥＧＲ量を調節する、いわゆる外部ＥＧＲ機構を備えた内燃機関においては、上記流量制御弁の開度を低下させることにより、そのＥＧＲ量を制限することができる。

また一方、こうした外部ＥＧＲ機構を備えず、吸気バルブや排気バルブの開閉特性を変更することにより、ＥＧＲ量を調節するようにした場合には、請求項４に記載の発明によるように、内燃機関は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉特性を変更する可変機構を備え、前記制限手段は前記可変機構を通じて前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉特性を変更することによりＥＧＲ量を制限する、といった構成を採用することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
前記制限手段は前記可変機構を通じて前記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブオーバラップ期間を機関運転状態に基づいて設定される目標値よりも短くなるようにこれを変更するものであるとしている。

同構成によれば、バルブオーバラップ期間を短くすることにより内部ＥＧＲ量を制限することができる。
尚、内部ＥＧＲ量を制限する際には、このようにバルブオーバラップ期間を短くする他、例えば、吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量を適宜変更することにより内部ＥＧＲ量を減量するといった構成も採用できる。またここで、排気バルブについてはそのリフト量が小さくなるようにこれを変更するのが内部ＥＧＲ量を好適に制限するうえでは好ましい。

また、上記可変機構としては、例えば、請求項６に記載の発明によるように、カムシャフトのクランクシャフトに対する相対位相を変更することで前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を可変とするものを採用することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、自動車等に搭載される内燃機関１は、シリンダブロック２に複数（図１には１つのみ図示）のシリンダ３が形成され、その各シリンダ３内には、それぞれピストン４が設けられている。そして、各ピストン４は、それぞれ対応するコンロッド５を介して、クランクシャフト（図示せず）に連結されている。これによって、各ピストン４が、対応する各シリンダ３内で往復運動すると、この往復運動は、各コンロッド５によってクランクシャフトの回転運動へと変換されるようになっている。

前記シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド７が取り付けられている。このシリンダヘッド７を取り付けることによって、上述した各シリンダ３内では、ピストン４の上端部とシリンダヘッド７によって、燃焼室８が形成されている。各シリンダヘッド７には、この燃焼室８内に位置するように、それぞれ点火プラグ９が設けられている。また、各シリンダヘッド７には、前記燃焼室８に連通するように、吸気ポート１０及び排気ポート１１が形成され、この吸気ポート１０及び排気ポート１１には、それぞれ吸気通路１２及び排気通路１３が接続されている。さらに、各シリンダヘッド７には、燃焼室８内に向けて燃料を直接噴射する燃料噴射弁１４が設けられている。この燃料噴射弁１４には、燃
料を貯留する燃料タンクＦＴから、フィードポンプＦＰ、カム駆動にて構成される高圧ポンプＨＰ及びデリバリパイプＤＰを介して同燃料が供給されるようになっている。

一方、前記吸気ポート１０には、同吸気ポート１０を開閉する吸気バルブ１５が設けられ、又、排気ポート１１には、同排気ポート１１を開閉する排気バルブ１６が設けられている。吸気バルブ１５及び排気バルブ１６は、それぞれ吸気側カムシャフト１７及び排気側カムシャフト１８の回転に伴い、吸気側カムシャフト１７及び排気側カムシャフト１８にそれぞれ設けられたカム（図示しない）が回転することによって開閉動作する。

前記吸気側カムシャフト１７及び排気側カムシャフト１８には、タイミングプーリＰ１，Ｐ２がそれぞれ設けられていて、これらタイミングプーリＰ１，Ｐ２は、タイミングベルトＴＢを掛装することによって、前記クランクシャフトに駆動連結されている。そして、クランクシャフトが２回転すると各タイミングプーリＰ１，Ｐ２は１回転するようになっている。前記内燃機関１の運転時には、クランクシャフトの回転力は、タイミングベルトＴＢ及びタイミングプーリＰ１，Ｐ２を介して吸気側カムシャフト１７及び排気側カムシャフト１８に伝達される。これによって、吸気バルブ１５及び排気バルブ１６はクランクシャフトの回転に同期して、すなわちピストン４の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉駆動されるようになっている。

本実施形態において、吸気側カムシャフト１７に設けられたタイミングプーリＰ１には可変機構としての吸気側可変バルブタイミング機構（ＩＮ−ＶＶＴ機構１９という）が設けられている。このＩＮ−ＶＶＴ機構１９は、前記クランクシャフトに対するタイミングプーリＰ１と吸気側カムシャフト１７との相対回転位相を油圧の作用により変更することで、吸気バルブ１５の開閉特性である開閉タイミングを連続的に変更する機構である。

このＩＮ−ＶＶＴ機構１９は、タイミングプーリＰ１に対し吸気側カムシャフト１７の相対回転位相を進める際に油を供給するための進角側油圧通路２０と、同相対回転位相を遅らす際に油を供給するための遅角側油圧通路２１とを備えている。そして、オイルパン２２に貯留されている油はオイルポンプ２３によって吸引され、ＯＣＶ２４（オイルコントロールバルブ）に供給される。このＯＣＶ２４は、いわゆるリニアソレノイドバルブであって、内蔵された電磁ソレノイドに印加する電圧のデューティ比を変化させることによって、油を進角側油圧通路２０及び遅角側油圧通路２１のいずれかに供給するか、並びにそれら各通路２０，２１への供給速度を変更することができるようになっている。これによって、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト１７のカムの相対回転位相が適切な速度で変更され、吸気バルブ１５の開閉時期としてのバルブタイミングが変更されるようになっている。

そして、このように構成された内燃機関１では、点火プラグ９にイグナイタＩＧから高電圧を印加することによって、吸気通路からの吸入空気と燃料噴射弁１４から噴出される燃料とからなる混合気を燃焼室８内で爆発させて機関出力を得るようになっている。また、このときに発生する燃焼ガスは、排気通路１３へ排出される。また、吸気通路１２の上流側には、アクセルペダルＡＰの操作に基づいて開度が変更されるスロットルバルブＴＶが設けられていて、このスロットルバルブＴＶの開度を変更することにより燃焼室８内へ吸入される空気量が調節されるようになっている。
（各種センサ）
図１に示すように、前記クランクシャフト（図示せず）に近接してクランク角センサ２５が設けられている。このクランク角センサ２５は、前記クランクシャフトの回転位相（クランク角）を検出しており、またその検出信号に基づいてＥＣＵ２８によって内燃機関１（クランクシャフト）の機関回転速度ＮＥが検出されるようになっている。

また、吸気側カムシャフト１７に近接してカム角センサ２６が設けられている。このカム角センサ２６及び前記クランク角センサ２５の検出信号に基づいてＥＣＵ２８によって吸気側カムシャフト１７の回転位相（カム角）が検出されるようになっている。

同様に排気側カムシャフト１８に近接してカム角センサ２７が設けられている。このカム角センサ２７及び前記クランク角センサ２５の検出信号に基づいてＥＣＵ２８によって排気側カムシャフト１８の回転位相（カム角）が検出されるようになっている。

一方、前記吸気通路１２の前記スロットルバルブＴＶの近傍には、その開度を検出するスロットル開度センサＴＳが取り付けられている。また、吸気通路１２の前記スロットルバルブＴＶの上流側には、内燃機関１（シリンダ３内）に吸入される吸入空気量Ｑａに応じた出力が得られるエアフロメータＡＭが設けられている。このエアフロメータＡＭの検出信号に基づいてＥＣＵ２８によって吸入空気量Ｑａは検出されるようになっている。

他方、前記シリンダ３には、水温センサＷＳが設けられている。これによって、ＥＣＵ２８によって前記内燃機関１の機関温度としての冷却水の水温、すなわち冷却水温は、この水温センサＷＳからの検出信号に基づいて検出されるようになっている。

さらに、前記デリバリパイプＤＰには、燃料噴射圧検出センサＦＰＳが設けられている。この燃料噴射圧検出センサＦＰＳは、検出手段を構成するものであって、同燃料噴射圧検出センサＦＰＳからの検出信号に基づくことで、燃料噴射弁１４の燃料噴射圧はＥＣＵ２８によって検出されるようになっている。
（ＥＣＵ）
図１に示すＥＣＵ２８は、前記内燃機関１の点火時期制御、燃料噴射量制御、ＩＮ−ＶＶＴ機構１９の位相制御に基づく吸気バルブ１５の制御等の各種制御を行うようになっている。このＥＣＵ２８は、ＥＧＲの制御装置であって、燃料噴射圧を検出する検出手段、燃焼室８に導入される内部ＥＧＲ量を制限する制限手段として機能するようになっている。そして、後述するように前記冷却水温及び前記燃料噴射圧に基づいて内部ＥＧＲ量を制限するようになっていて、ＥＣＵ２８は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）を備えるマイクロコンピュータを中心として構成されている。

例えば、このＥＣＵ２８には、各種プログラムやマップ等を予め記憶したＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）が設けられている。またＥＣＵ２８には、演算結果や予め記憶されたデータ等も機関停止後も保存するためのバックアップＲＡＭが設けられている。さらに、ＥＣＵ２８には、図示しないが、入力インターフェ−ス、出力インターフェースが設けられている。

そして、ＥＣＵ２８には、この入力インターフェースを介して、クランク角センサ２５、カム角センサ２６，２７、水温センサＷＳ、スロットル開度センサＴＳ、エアフロメータＡＭ、燃料噴射圧検出センサＦＰＳからの検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ２８は、これら検出信号に基づいて、クランクシャフトのクランク角、吸気側カムシャフト１７のカム角、排気側カムシャフト１８のカム角、内燃機関１の冷却水温を検出するようになっている。さらに、ＥＣＵ２８は、スロットルバルブＴＶのスロットル開度、シリンダ３内に吸入される吸入空気量Ｑａを検出するようになっている。これによって、内燃機関１の運転状態は、ＥＣＵ２８によって検出されるようになっている。

さらに、ＥＣＵ２８は、燃料噴射圧検出センサＦＰＳからのその時々の検出信号に基づいて燃料供給系に、例えば目詰まり、漏れ等が生じて燃料噴射圧が予め定めた基準燃料噴射圧に比べて低下しているかどうか判断するようになっている。尚、この基準燃料噴射圧とは、燃料噴射弁１４から噴射される噴射燃料が好適な気化を実現できるように設定され
た圧力値である。

一方、ＥＣＵ２８の出力インターフェースには、それぞれに対応する駆動回路等を介して燃料噴射弁１４、ＯＣＶ２４、イグナイタＩＧに接続されている。そして、ＥＣＵ２８は、上記検出信号に基づき、前記ＲＯＭに格納された制御プログラム及び初期データに従って、これら燃料噴射弁１４、ＯＣＶ２４、イグナイタＩＧ等を制御するようになっている。つまり、ＥＣＵ２８は、ＯＣＶ２４を介して吸気バルブ１５を制御し、そのバルブタイミングを適宜変更できるようになっている。
（バルブタイミング）
次に、ＥＣＵ２８による吸気バルブ１５のバルブタイミングの制御処理を説明する。

本実施形態のＥＣＵ２８は、吸気バルブ１５と排気バルブ１６の実際のバルブタイミング（実バルブタイミング）と、それぞれの実バルブタイミングによるオーバラップ量（実オーバラップ量ＯＶＲ）に基づいて、内燃機関１が必要とするオーバラップ量（目標オーバラップ量ＯＶＰ）を求めるようなっている。さらに、ＥＣＵ２８は、この目標オーバラップ量ＯＶＰに基づいて、吸気バルブ１５の目標とするバルブタイミング（目標バルブタイミング）を求めるようになっている。そして、内燃機関１は、実バルブタイミングに基づいて吸気バルブ１５のバルブタイミングを制御することで、目標オーバラップ量ＯＶＰを得るようになっている。すなわち、本実施形態のＥＣＵ２８では、吸気バルブ１５のバルブタイミングを制御することによって、吸気バルブ１５と排気バルブ１６のバルブタイミングのオーバラップ期間、すなわちオーバラップ量を調節するようになっている。

具体的には、後述するようにＥＣＵ２８は、内燃機関１の運転状態に応じて順次、目標オーバラップ量ＯＶＰを求め、同内燃機関１がこの目標オーバラップ量ＯＶＰを得ることができるように、吸気バルブ１５の目標バルブタイミングを求める。そして、この吸気バルブ１５の目標バルブタイミングを達成するために必要な吸気側カムシャフト１７の変位角（目標変位角ＩＮＰ）を、同吸気側カムシャフト１７の実際の変位角（実変位角ＩＮＲ）に基づいて算出するようになっている。

内燃機関１は、この目標変位角ＩＮＰに基づいて吸気側カムシャフト１７を制御されることによって、運転状態に応じた目標オーバラップ量ＯＶＰを得ることができるようになっている。

前記変位角とは、タイミングプーリＰ１，Ｐ２に対する吸気側カムシャフト１７及び排気側カムシャフト１８の相対回転量を表わす値であって、その変化角度はクランク角（°ＣＡ）に換算されている。また、吸気側カムシャフト１７の実変位角ＩＮＲ及び排気側カムシャフト１８の実変位角は、前記カム角センサ２６，２７及び前記クランク角センサ２５の検出信号に基づいて、ＥＣＵ２８によって算出されるようになっている。

尚、本実施形態では、吸気側カムシャフト１７の変位角について、吸気バルブ１５のバルブタイミングがその最遅角タイミングからどれだけ進角されているかを表わす値となる。一方、本実施形態の排気側カムシャフトについては、排気バルブのバルブタイミングが一定となるように設定しているので、その変位角は一定（０°ＣＡ）となり進角又は遅角を行わないようになっている。

図２に示すように、吸気側カムシャフト１７の変位角及び排気側カムシャフトの変位角が０°ＣＡとなっているときのオーバラップ量を初期値ＯＶ_０という。また、排気バルブが閉弁して所定クランク角θＣだけクランクシャフトが回転してから吸気バルブが開弁する状態を、バルブオーバラップ量−θＣとしている。尚、このバルブオーバラップ量もクランク角（°ＣＡ）で表わせる値である。そして、図２からもわかるように、吸気側カム
シャフト１７が初期状態（オーバラップ量＝初期値ＯＶ_０のとき）から実変位角ＩＮＲだけ進角したとき、吸気バルブ１５と排気バルブ１６の実オーバラップ量ＯＶＲは次式（１）で表わすことができる。

ＯＶＲ＝ＩＮＲ−ＯＶ_０ …（１）
尚、前記式（１）の実変位角ＩＮＲでは、吸気側カムシャフト１７が進角する方向を正方向とし、遅角する方向を負方向としている。

次に、ＥＣＵ２８による目標変位角ＩＮＰの算出にかかる処理手順を図３に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートに示される一連の処理は、ＥＣＵ２８によって所定時間毎に実行されるようになっている。

図３に示すように、ＥＣＵ２８は、所定時間毎にクランク角センサ２５からの検出信号に基づいて、機関回転速度ＮＥを検出する。ＥＣＵ２８は、エアフロメータＡＭ、カム角センサ２６からの検出信号に基づいて、吸入空気量Ｑａ及び吸気側カムシャフト１７の実変位角ＩＮＲを検出する。さらに、ＥＣＵ２８は、カム角センサ２７からの検出信号に基づいて、排気側カムシャフト１８の実変位角（０°ＣＡ）を検出する。（ステップＳ１０）。ここで、実変位角ＩＮＲとは、上述したように、吸気側カムシャフト１７の実際の変位角である。

次に、ＥＣＵ２８は、検出した吸入空気量Ｑａに基づいて、機関負荷を示す負荷率Ｌを算出する（ステップＳ１１）。
この負荷率Ｌは次式（２）により算出される。尚、Ｑｗｏｔは機関全負荷時の吸入空気量であり、予め定数値として求め前記ＲＯＭ記憶されている。

Ｌ＝Ｑａ／Ｑｗｏｔ …（２）
次に、ＥＣＵ２８は、機関回転速度ＮＥと負荷率Ｌに基づいて、前記ＲＯＭ内に記憶されたマップを参照して、目標オーバラップ量ＯＶＰを求めるようになっている（ステップＳ１２）。

そして、図２に示すようにＥＣＵ２８は、この目標オーバラップ量ＯＶＰと実オーバラップ量ＯＶＲから、吸気側カムシャフト１７の目標変位角ＩＮＰを求めるようになっている（ステップＳ１３）。尚、本実施形態では、排気側カムシャフト１８は、その変位角が一定（０°ＣＡ）となっているので、目標変位角ＩＮＰは、次式（３）により算出される。

ＩＮＰ＝ＩＮＲ＋（ＯＶＰ−ＯＶＲ） …（３）
以上説明したステップＳ１０〜Ｓ１３の処理が、ＥＣＵ２８によって所定時間毎に繰り返し実行される。そして、吸気側カムシャフト１７の実変位角ＩＮＲが上述したように求められた目標変位角ＩＮＰとなるようにＩＮ−ＶＶＴ機構１９が制御されるようになっている。この制御は、ＥＣＵ２８によって実変位角ＩＮＲと目標変位角ＩＮＰとの偏差に応じてＯＣＶ２４に印加される電圧のデューティ比を設定し、実変位角ＩＮＲを目標変位角ＩＮＰに集束させることで行われる。

次に、内燃機関１の始動時におけるＥＣＵ２８の冷間ＶＶＴ制御の処理手順について図４及び図５に従って説明する。この冷間ＶＶＴ制御では、ＥＣＵ２８によってＩＮ−ＶＶＴ機構１９を制御し、前記吸気バルブ１５のバルブタイミングを進角にして、排気バルブ１６のバルブタイミングとオーバラップさせることによって、シリンダ３内の温度を上昇させる。そして、内燃機関１の始動時に、前記燃料噴射弁１４の燃料噴射圧がその目標圧よりも低下している場合であっても、同シリンダ３内の温度の低下を防ぎ、燃焼悪化を助
長することなく退避運転できるようにする。

図４に示すように、この一連の処理において、ＥＣＵ２８は、内燃機関１が始動すると、予めＲＯＭに記憶されている基準水温と、内燃機関１の冷却水温とを比較する（ステップＳ２０）。この基準水温とは、内燃機関１の始動時における冷却水温を示していて、シリンダ３内の温度が適正に上昇し、好適な燃焼が行われているかを判断し得る値に設定されている。そして、この検出される冷却水温が基準水温より高い場合には、ＥＣＵ２８は、シリンダ３内の温度は上昇し、適切な燃焼が行われているために冷間ＶＶＴ制御を行う必要がないと判断し（ステップＳ２０、ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する。

一方、検出される内燃機関１の冷却水温が基準水温より低い場合には、ＥＣＵ２８は、シリンダ３内の温度が上昇しておらず、良好な燃焼状態が維持できないと判断する（ステップＳ２０、ＹＥＳ）。このように判定すると、ＥＣＵ２８は、図５に示すように、冷間ＶＶＴ制御を開始する（ステップＳ２１）。この冷間ＶＶＴ制御においては、図２に示すように、吸気バルブ１５を進角させて排気バルブ１６との各バルブタイミングをオーバラップさせることによって、シリンダ３内の温度を上昇させている。

次に、ＥＣＵ２８は、燃料噴射弁１４から噴射される噴射燃料の燃料噴射圧を検出する（ステップＳ２２）。そして、予めＲＯＭに記憶されている基準燃料噴射圧と、この燃料噴射圧検出センサＦＰＳによって検出される燃料噴射弁１４の燃料噴射圧を比較する（ステップＳ２３）。この基準燃料噴射圧とは、燃料噴射弁１４の好適な燃料噴射状態を判断するための基準値であって、予め計算又は実験等により求められている。即ち、基準燃料噴射圧に比べて検出された燃料噴射弁１４の燃料噴射圧が低い場合には、本実施形態では燃料噴射弁１４を含む燃料供給系に、目詰まり等の異常が発生していると判断する。また、基準燃料噴射圧に比べて検出された燃料噴射圧が高い場合には、ＥＣＵ２８は、燃料噴射弁１４から適切な燃料噴射圧をもって燃料が噴射されていると判断する。

そして、ＥＣＵ２８は、基準燃料噴射圧に比べて検出された燃料噴射弁１４に供給される燃料の燃料圧が高いとき（ステップＳ２３、ＮＯ）、シリンダ３内は、内燃機関１が低温状態にあるものの、適切な燃料噴射圧をもって燃料噴射が行われているため、引き続き冷間ＶＶＴ制御を続行する（ステップＳ２４）。従って、シリンダ３内の温度は徐々に上昇するようになる。そして、ＥＣＵ２８は、一定時時間毎に、内燃機関１の冷却水温を検出し、前記基準水温と比較する（ステップＳ２５）。この冷却水温が基準水温より高い場合（ステップ２５、ＹＥＳ）には、ＥＣＵ２８は、シリンダ３内の温度が冷間ＶＶＴ制御により上昇し、適切な燃焼が行われているので、これ以上の冷間ＶＶＴ制御を行う必要がないと判定し冷間ＶＶＴ制御を終了する（ステップＳ２６）。

これに対して、ＥＣＵ２８は、内燃機関１の冷却水温と前記基準水温の比較（ステップ２５）において、検出される冷却水温が基準水温より低い場合（ステップ２５、ＮＯ）には、シリンダ３内の温度が十分に上昇していないと判断し、冷間ＶＶＴ制御を続行（ステップＳ２４）し、この冷却水温が基準水温より高くなるまで続ける。

一方、ＥＣＵ２８は、基準燃料噴射圧と検出される燃料噴射弁１４の燃料噴射圧の比較において、検出された燃料噴射圧が、基準燃料噴射圧より低いとき（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、燃料系統の異常により燃料噴射圧が低下しており、良好な燃焼状態が確保できないと判断する。この判断結果に基づいて、ＥＣＵ２８は、目標オーバラップ量ＯＶＰと、予めＲＯＭに記憶された限界オーバラップ量ＯＶＬとを比較する（ステップＳ２７）。この限界オーバラップ量ＯＶＬは、内燃機関１の冷却水温に対応して、内部ＥＧＲを通じて内燃機関１の燃焼が悪化しない範囲でのオーバラップ量の限界値を示すものである。即ち、燃料噴射圧が目標圧よりも低いといった前提のもと、前記検出される冷却水温が高く内
部ＥＧＲを必要としない場合には、バルブオーバラップ量を小さくし、内部ＥＧＲ量を低減するように設定されている。また一方、前記検出される冷却水温が低く内部ＥＧＲを必要とする場合には、前記進角量を増大させてオーバラップ量を大きくすることで、内部ＥＧＲ量を増やして燃料の気化を促進するように設定されている。

そして、ＥＣＵ２８は、冷間ＶＶＴ制御における目標オーバラップ量ＯＶＰが限界オーバラップ量ＯＶＬより小さいとき（ステップＳ２７、ＮＯ）には、この目標オーバラップ量ＯＶＰに基づいて冷間ＶＶＴ制御を行っても問題がないと判定し、冷間ＶＶＴ制御を続行する（ステップＳ２４）。

他方、ＥＣＵ２８は、冷間ＶＶＴ制御における目標オーバラップ量ＯＶＰが限界オーバラップ量ＯＶＬより大きいとき（ステップＳ２７、ＹＥＳ）、この目標オーバラップ量ＯＶＰに基づいて冷間ＶＶＴ制御を行うと燃焼悪化すると判断する。この判断に基づいて、ＥＣＵ２８は、目標オーバラップ量ＯＶＰを限界オーバラップ量ＯＶＬと等しくなるように設定する（図５のステップＳ３０）。これによって、内燃機関１の吸気バルブ１５及び排気バルブ１６のバルブタイミングは、それらのオーバラップ量が限界オーバラップ量ＯＶＬとなるようにＩＮ−ＶＶＴ機構１９を制御する。即ち、ＥＣＵ２８は、限界オーバラップ量ＯＶＬに基づいてオーバラップさせることによって、内燃機関１の内部ＥＧＲ量の増加を低減させることで新気量の割合を増やして、オーバラップによる内燃機関１の燃焼悪化を助長することなく、冷間ＶＶＴ制御を行うようになっている。

次に、ＥＣＵ２８は、検出される冷却水温と基準水温を再び比較する。（ステップＳ３１）
この比較において、検出される冷却水温が基準水温に等しい又は高い（ステップＳ３１、ＹＥＳ）とき、ＥＣＵ２８は、シリンダ３内の温度が十分に上昇し、これ以上冷間ＶＶＴ制御を行う必要がないと判定する。この判定に基づいてＥＣＵ２８は、冷間ＶＶＴ制御を終了させ、内燃機関１の運転を続行するようになっている。（ステップＳ３２）。

また、ＥＣＵ２８は、検出される冷却水温が基準水温より低いとき（ステップＳ３１、ＮＯ）には、引き続き目標オーバラップ量ＯＶＰと限界オーバラップ量ＯＶＬを等しくしながら冷間ＶＶＴ制御を行って、検出される冷却水温が基準水温より高くなるまで内燃機関１を運転する。こうした一連の処理を通じて、内燃機関１の始動時において、シリンダ３内が低温になっており、さらに燃料供給系の異常によって燃料噴射弁１４燃料噴射圧が低下しているとであっても、バルブオーバラップ量を限界オーバラップ量ＯＶＬまで制限することにより、燃焼の悪化を極力抑えながら退避運転することが可能になる。

以上のように構成された本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）本実施形態のＥＣＵ２８は、内燃機関１の始動時において、シリンダ３内が低温になっていて、燃料噴射弁１４の燃料噴射圧が低下しているときに、限界オーバラップ量ＯＶＬに基づいて同内燃機関１を制御した（ステップＳ２７）。

この限界オーバラップ量ＯＶＬに基づいて内燃機関１を制御することによって、ＥＣＵ２８は、同内燃機関１の燃焼悪化を助長することなく、吸気バルブ１５及び排気バルブ１６のバルブタイミングをオーバラップさせることができる。

この結果、ＥＣＵ２８は、燃料供給系の異常により燃料噴射弁１４の燃料噴射圧が低下している場合でも、内燃機関１の内部ＥＧＲ量を低減し新気量の割合を増やすことによって、燃焼悪化を助長することなく同内燃機関１が一定の出力を得るまで退避運転するように制御することができる（ステップＳ３０〜Ｓ３２）。

（２）本実施形態のＥＣＵ２８は、内燃機関１の冷却水温と予め定めた基準水温に基づいて、ＲＯＭに記憶されたマップから限界オーバラップ量ＯＶＬを求めた。これによって、ＥＣＵ２８は、内燃機関１の燃焼状態に基づいた限界オーバラップ量によって、内燃機関１を好適に制御することができる。

尚、発明の実施の形態は、上記実施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よい。
・上記実施形態では、本発明を直噴式の内燃機関１に適用したが、この限りではなく、ポート噴射式の内燃機関に適用してもよい。

・上記実施形態では、退避運転の際に、目標オーバラップ量ＯＶＰを限界オーバラップ量ＯＶＬに等しくして内部ＥＧＲ量の制限をしたが、この限りではなく、例えば、ＥＧＲ量の目標値を設定し、この目標値に基づいて所定量だけ減算してＥＧＲ量の制限を行ってもよい。また、退避運転の際には、単に内部ＥＧＲの導入を禁止してもよい。

・上記実施形態では、内燃機関１に、いわゆる内部ＥＧＲを採用したが、この限りではなく、外部ＥＧＲを採用してもよい。従って、例えば吸気ポート１０及び排気ポート１１とを接続するＥＧＲ通路を設け、さらに同ＥＧＲ通路の途中に流量制御弁に設けることにより、その開度制御を通じてＥＧＲ量を制限してもよい。またこのとき、内燃機関１を適宜変更することが望ましい。

・上記実施形態では、バルブタイミングによってオーバラップ量を制御したが、この限りではなく、バルブリフト量によってオーバラップ量を制御してもよい。
・上記実施形態では、内部ＥＧＲ量を制限するＥＣＵ２８を内燃機関１に採用したが、詳しくは、例えばガソリン機関又はディーゼル機関等に採用してもよい。

・上記実施形態では、燃料噴射圧検出センサＦＰＳに基づいて、退避運転可能な燃料噴射圧の低下を検出したが、前記特許文献１で示した燃料噴射圧の異常を検出するシステムを利用して実施してもよい。

・上記実施形態のＥＣＵ２８では、吸気バルブ１５のバルブタイミングを制御することによって冷間ＶＶＴ制御を行ったが、この限りではなく、これに加えて排気バルブ１６のバルブタイミングを制御することによって冷間ＶＶＴ制御を行ってもよい。また、排気バルブ１６のバルブタイミングのみを制御して冷間ＶＶＴ制御を行ってもよい。

・上記実施形態では、本発明の内燃機関の制御装置を、内燃機関１を制御するＥＣＵ２８に具体化したが、この限りではなく、吸気バルブのバルブ特性を可変とする可変機構、排気バルブのバルブ特性を可変とする可変機構のいずれかを備える内燃機関であれば、本発明の制御装置を適用することができる。

本発明の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略を説明するためのブロック図。 本実施形態の吸気バルブ及び排気バルブの変位角とオーバラップ量の関係を説明するための図。 同吸気バルブの変位角の算出にかかる処理手順を説明するためのフローチャート。 本実施形態の冷間ＶＶＴ制御の処理手順を説明するためのフローチャート。 同冷間ＶＶＴ制御の処理手順を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関、８…燃焼室、１４…燃料噴射弁、１５…吸気バルブ、１６…排気バルブ、１７…カムシャフトとしての吸気側カムシャフト、１８…カムシャフトとしての排気側カムシャフト、１９…可変機構としてのＩＮ−ＶＶＴ機構、２８…制限手段及び内燃機関のＥＧＲ制御装置としてのＥＣＵ、ＦＰＳ…検出手段を構成する燃料噴射圧検出センサ、ＯＶＬ…内部ＥＧＲ量の上限値を決定する限界オーバラップ量、ＯＶＰ…内部ＥＧＲ量を決定する目標オーバラップ量。

Claims (6)

1. 排気系の排気を燃焼室に戻す内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射圧を検出する検出手段と、
   前記検出される燃料噴射圧がその目標値よりも低いときにＥＧＲ量を制限する制限手段とを備え、前記制限手段は前記ＥＧＲ量にかかる制限に際し、同ＥＧＲ量についての上限値を設定するとともに同ＥＧＲ量がこの上限値を上回るときに同ＥＧＲ量を上限値と等しく設定し、更に前記制限手段は前記上限値を前記内燃機関の機関温度に基づいて可変設定する
   ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する
   内燃機関のＥＧＲ制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記制限手段は前記内燃機関の機関温度が所定温度以下であるときに前記ＥＧＲ量にかかる制限を実行する
   内燃機関のＥＧＲ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記内燃機関は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉特性を変更する可変機構を備え、
   前記制限手段は前記可変機構を通じて前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉特性を変更することによりＥＧＲ量を制限する
   内燃機関のＥＧＲ制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記制限手段は前記可変機構を通じて前記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブオーバラップ期間を機関運転状態に基づいて設定される目標値よりも短くなるようにこれを変更する
   内燃機関のＥＧＲ制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記可変機構はカムシャフトのクランクシャフトに対する相対位相を変更することで前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を可変とするものである
   内燃機関のＥＧＲ制御装置。

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