JP4151450B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部ＥＧＲ及び外部ＥＧＲを制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンでは、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減するために、ＥＧＲ[Exhaust Gas Recirculation]（排気ガス再循環）を行っているものがある。ＥＧＲには、排気ガスを吸気ガスに混入させる方法として、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲがある。外部ＥＧＲの場合、排気系と吸気系とを接続するＥＧＲ通路が設けられ、ＥＧＲ通路によって排気ガスを吸気系に還流している。一方、内部ＥＧＲの場合、排気バルブや吸気バルブの可変バルブタイミング・リフト機構を利用してバルブオーバラップ量を増やし、排気ガスの一部を再吸入している。
【０００３】
ＥＧＲの制御は、エンジンＥＣＵ[Electronic Control Unit]で行っており、エンジンの負荷状態に応じて外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを制御している。エンジンＥＣＵでは、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブの開度によって外部ＥＧＲによる排気ガス量（外部ＥＧＲ量）を制御するとともに、可変バルブタイミング・リフト機構による排気バルブや吸気バルブの開閉タイミングやリフト量によって内部ＥＧＲによる排気ガス量（内部ＥＧＲ量）を制御している。その際、エンジンＥＣＵでは、エンジンの負荷状態が変化しても外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合計したＥＧＲ量が一定になるように制御している（特許文献１参照）。この制御では、負荷状態が低くなるほど燃焼状態を良くするために内部ＥＧＲ量（高温の排気ガス）を多くし、負荷状態が高くなるほど多くのＮＯｘを低減するために外部ＥＧＲ量（低温の排気ガス）を多くしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５８９５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御では、スロットルバルブの開度が急変した場合（すなわち、急な加減速の場合）、ＥＧＲによる排気ガスの影響によって、開度の変化が少ないときよりも燃焼状態が悪化してしまう。具体的には、開度が急に大きくなった場合、負荷状態が低い側から高い側に急速に移行するため、制御の遅れによって、負荷状態が高い側に移行したにもかかわらず内部ＥＧＲ量が多い状態となる。そのため、高温の排気ガスの影響により異常燃焼となり、ノッキングを発生しやすくなる。一方、開度が急に小さくなった場合、吸入空気量が急速に減少するため、ＥＧＲによる排気ガスの残留によって空気量に対する排気ガスの割合が大きくなる。そのため、過度に燃焼状態が悪化し、トルク変動やドライバビリティの悪化を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、急な加減速の場合でも、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整する可変バルブ手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整する可変流量手段とを備える内燃機関の制御装置であって、車両の加減速を検出する加減速検出手段を備え、加減速検出手段で検出した加減速に基づいて可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関は、内部ＥＧＲ量を増減するために吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整することができる可変バルブ手段と、外部ＥＧＲ量を増減するために排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整することができる可変流量手段とを備えている。また、制御装置は、車両の加減速を検出する加減速検出手段を備えている。制御装置では、加減速検出手段によって検出した車両の加減速に基づいて、可変バルブ手段によって外部ＥＧＲ量を増減制御するとともに可変流量手段によって内部ＥＧＲ量を増減制御する。そのため、この制御装置では、急加速や急減速の場合でも内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量を適正な量に制御でき、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【０００９】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段で検出した加速が所定加速より大きい場合、可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくするとともに可変流量手段による外部ＥＧＲ量の増加率を通常制御時よりも大きくする構成に限定される。
【００１０】
この内燃機関の制御装置では、加減速検出手段で検出した加速が所定加速より大きいと判定した場合、可変バルブ手段によってバルブオーバラップ量を迅速に少なくし、内部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくするとともに、可変流量手段によって排気ガスの流量を迅速に多くし、外部ＥＧＲ量の増加率を通常制御時よりも大きくする。そのため、急加速によって負荷状態を低い側から高い側に急速に移行しても、内部ＥＧＲ量も迅速に減少しているので、高温の排気ガスの影響によって異常燃焼することがなく、ノッキングも発生しない。また、外部ＥＧＲ量が迅速に増加し、高温の排気ガスに比べて体積の小さい低温の排気ガスを多量に吸気系に導入できるので、ＮＯｘを多量に低減できる。
【００１１】
なお、所定加速は、車両の加速時に内部ＥＧＲ量が多いことによって過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急加速である。通常制御では、内燃機関の負荷状態等に応じて内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を制御しており、制御時の内部ＥＧＲ量や外部ＥＧＲ量の増加率と減少率は比較的小さい。
【００１２】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段で検出した減速が所定減速より大きい場合、可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量を減量制御するとともに可変流量手段による外部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくする構成に限定される。
【００１３】
この内燃機関の制御装置では、加減速検出手段で検出した減速が所定減速より大きいと判定した場合、可変バルブ手段によってバルブオーバラップ量を少なくし、内部ＥＧＲ量を減量するとともに、可変流量手段によって排気ガスの流量を迅速に少なくし、外部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくする。そのため、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量が迅速に減少するので、急減速によって吸入空気量が急速に減少しても、空気量に対する残留排気ガスの割合が大きくならない。そのため、過度に燃焼状態が悪化することなく、トルク変動やドライバビリティの悪化を招かない。
【００１４】
なお、所定減速は、車両の減速による吸入空気量の減少によって空気量に対するＥＧＲ量の割合が増加し、過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急減速である。
【００１５】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段が、スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段であり、開度検出手段で検出した開度の単位時間当たりの変化量に基づいて可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御する構成としてもよい。
【００１６】
この内燃機関の制御装置は、スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段を備えている。この制御装置では、開度検出手段でスロットルバルブの開度を検出し、その検出した開度の単位時間当たりの変化量を算出する。そして、この制御装置では、その開度の単位時間当たりの変化量に基づいて、可変バルブ手段を制御して外部ＥＧＲ量を増減するとともに可変流量手段を制御して内部ＥＧＲ量を増減する。そのため、この制御装置では、車両の加減速を直接検出しなくても、車両に通常備えられているスロットルバルブの開度検出手段を利用することによって、車両の加速度を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
本実施の形態では、本発明に係る内燃機関の制御装置を、車両に搭載されるエンジンを制御するＥＣＵに適用する。本実施の形態に係るエンジンは、可変バルブタイミング・リフト機構及びＥＧＲ通路とＥＧＲバルブを備えている。本実施の形態に係るエンジンＥＣＵでは、可変バルブタイミング・リフト機構を利用して内部ＥＧＲ量を制御するとともに、ＥＧＲバルブによって外部ＥＧＲ量を制御する。本実施の形態には、２つの実施の形態があり、第１の実施の形態が外部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲ量を設定するためにマップを用いる場合であり、第２の実施の形態がマップを用いない場合である。
【００１９】
図１を参照して、エンジン１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの構成図である。なお、エンジン１は多気筒エンジンであるが、図１にはそのうちの一気筒のみが断面図として描かれている。
【００２０】
エンジン１は、筒内噴射式多気筒エンジンであり、エンジンＥＣＵ２によって各部が制御される。エンジン１の各気筒３では、インジェクタ４によってシリンダ５内のピストン６の上面に燃料（ガソリン）を直接噴射する。また、各気筒３では、吸気通路７を介してシリンダ５内に空気を吸入し、吸入した空気をピストン６によって圧縮する。そして、各気筒３では、燃料と圧縮空気からなる混合気を点火プラグ８で着火し、爆発燃焼する。燃焼後、各気筒３では、排気ガスを排気通路９から排気する。
【００２１】
吸気通路７上には、上流側からエアフロセンサ１０、スロットルバルブ１１等が配置されている。エアフロセンサ１０は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出する。スロットルバルブ１１は、電子制御式のスロットルバルブであり、吸入空気量を調節する。スロットルバルブ１１の開度は、エンジンＥＣＵ２においてアクセルポジショニングセンサ１２によって検出されたアクセルペダル１３の操作量等に基づいて決定される。そして、スロットルバルブ１１は、これに付随してスロットルモータ１４が配設されており、スロットルモータ１４の駆動によって開度が調整される。また、スロットルバルブ１１には、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１５が配設されている。
【００２２】
排気通路９から吸気通路７のサージタンク部７ａにかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ通路１６が配設されている。ＥＧＲ通路１６上には、排気ガスの還流量を調節するＥＧＲバルブ１７が取り付けられている。ＥＧＲバルブ１７は、そのバルブを駆動するモータを備えており、このモータの駆動によってバルブの開度が調整される。エンジン１における外部ＥＧＲでは、ＥＧＲ通路１６を介して排気系から吸気系に排気ガスを還流させ、ＥＧＲバルブ１７によってＥＧＲ通路１６を流れる排気ガスの流量を調整している。なお、本実施の形態では、ＥＧＲバルブ１７が特許請求の範囲に記載する可変流量手段に相当する。
【００２３】
シリンダ５の内部と吸気通路７との間は、吸気バルブ１８によって開閉される。吸気バルブ１８は、カム１９によって駆動される。一方、シリンダ５の内部と排気通路１０との間は、排気バルブ２０によって開閉される。排気バルブ２０は、カム２１によって駆動される。さらに、吸気バルブ１８及び排気バルブ２０を最適に駆動するために、可変バルブタイミング・リフト機構２２が設けられている。
【００２４】
可変バルブタイミング・リフト機構２２は、吸気バルブ１８及び排気バルブ２０の開閉タイミングとリフト量をエンジン回転数やスロットルバルブ１１の開度等に応じて変化させることができる機構である。可変バルブタイミング・リフト機構２２では、カム１９，２１のそれぞれのクランクシャフト２３に対する回転位相を調整する。開閉タイミングは、吸気バルブ１８／排気バルブ２０の開閉がクランク角で表され、開弁タイミング／閉弁タイミングを決定する。開閉タイミングを変える場合、エンジンＥＣＵ２では、タイミングを早くするためにクランク角を進角側又はタイミングを遅くするためにクランク角を遅角側に一定角度づつ変化させる。リフト量は、カム１９，２１が各バルブ１８，２０を押す量であり、吸気バルブ１８／排気バルブ２０の開度を決定する。リフト量を変える場合、エンジンＥＣＵ２では、各バルブ１８，２０の開度を大きくするためにリフト量を増量側又は開度を小さくするためにリフト量を減量側に一定リフト量づつ変化させる。可変バルブタイミング・リフト機構２２では、この開閉タイミングやリフト量を変化させることによって、吸気量や排気量を調整することができる。
【００２５】
また、可変バルブタイミング・リフト機構２２は、開閉タイミングやリフト量を変化させることによって、吸気バルブ１８と排気バルブ２０がともに開いているバルブオーバラップ量を調整することができる。開閉タイミングの場合、吸気バルブ１８を進角側に調整するか又は排気バルブ２０を遅角側に調整するか、あるいは、両方を行うことでバルブオーバラップ量を大きくすることができる。また、リフト量の場合、吸気バルブ１８の開度を大きくするか又は排気バルブ２０の開度を大きくするか、あるいは、両方の開度を大きくすることでバルブオーバラップ量を大きくすることができる。エンジン１における内部ＥＧＲは、吸気バルブ１８と排気バルブ２０のバルブオーバラップによって気筒３内で燃焼した後の排気ガスを吸気系に再導入させ、可変バルブタイミング・リフト機構２２によってバルブオーバラップ量を調整している。なお、本実施の形態では、可変バルブタイミング・リフト機構２２が特許請求の範囲に記載する可変バルブ手段に相当する。
【００２６】
ちなみに、外部ＥＧＲの排気ガスは、ＥＧＲ通路１６を介して還流されるので低温であり、内部ＥＧＲの排気ガスよりも体積が小さい。内部ＥＧＲの排気ガスは、気筒３から吸気系に直接戻るので高温である。また、内部ＥＧＲは、外部ＥＧＲに比べて制御応答性が良い。
【００２７】
エンジンＥＣＵ２は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ２は、エアフロセンサ１０、アクセルポジショニングセンサ１２、スロットルポジショニングセンサ１５、回転数センサ２４等の各種センサが接続され、各種センサからの検出値に基づいて各種制御量を設定し、エンジン１の各部を制御する。回転数センサ２４は、クランクシャフト２３近傍に取り付けられ、エンジン回転数を検出する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２では、アクセルペダル１３の操作量等に基づいてスロットルバルブ１１の開度を設定し、スロットルモータ１４を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットルバルブ１１の開度等に基づいて燃料噴射量を設定し、電子制御式のインジェクタ４を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン１の負荷状態（例えば、吸入空気量）やエンジン回転数等に基づいて点火時期を設定し、点火プラグ８を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、負荷状態やエンジン回転数等の運転状態に応じて吸気バルブ１８及び排気バルブ２０の最適な開閉タイミングとリフト量を設定し、可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する。
【００２９】
また、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量とを調整するＥＧＲ制御を行っている。このＥＧＲ制御では、エンジン１の負荷状態に基づく通常制御に加えて、車両の加減速に基づく加減速制御を行っている。なお、エンジンＥＣＵ２におけるＥＧＲ制御には、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定手法が異なる２つの形態があり、以下で２つの形態について順に説明する。
【００３０】
なお、エンジン１の負荷状態は、吸入空気量、エンジン１で発生するトルク、車速、エンジン回転数等によって検出でき、本実施の形態では吸入空気量によって負荷状態を検出する。吸入空気量の場合、吸入空気量が少ないほど負荷状態が低く、多いほど負荷状態が高い。また、車両の加減速は、アクセルペダル１３の操作量、スロットルバルブ１１の開度、吸入空気量等によって検出でき、本実施の形態ではスロットルバルブ１１の開度によって加減速を検出する。スロットルバルブ１１の開度の場合、開度が大きくなっていくと加速であり、開度が小さくなっていくと減速である。したがって、本実施の形態では、スロットルポジショニングセンサ１５が特許請求の範囲に記載する加減速検出手段に相当する。
【００３１】
図１〜図５を参照して、エンジンＥＣＵ２における第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御について説明する。図２は、本実施の形態に係る負荷状態に対するＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを示すグラフである。図３は、第１の実施の形態に係る通常制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。図４は、第１の実施の形態に係る急加速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。図５は、第１の実施の形態に係る急減速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【００３２】
第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御では、ＥＧＲマップを用いてＥＧＲ量を設定する（図３〜図５参照）。各ＥＧＲマップは、実験やシミュレーション等によって予め設定されたマップであり、エンジンＥＣＵ２のＲＯＭに記憶されている。各ＥＧＲマップには、エンジン回転数と負荷状態に応じて略楕円形状の領域が設定されている。この各領域には、ＥＧＲ量が各々設定されており、各ＥＧＲマップにおける小さな領域ほど多くのＥＧＲ量が設定されている。ちなみに、図３等におけるＲ／Ｌは、Ｒｏａｄ／Ｌｏａｄ曲線であり、車両のエンジン回転数に対する走行負荷を示す。
【００３３】
エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎にスロットルポジショニングセンサ１５からスロットルバルブ１１の開度を取り入れ、スロットル開度の単位時間当たりの変化量（すなわち、変化率）を算出する。このスロットル開度の変化率は、加速時にはプラス値であり、減速時にはマイナス値であり、車両の加速度に相当する。そして、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率と所定増加率及び所定減少率とを比較する。その結果、エンジンＥＣＵ２では、その変化率が所定増加率より大きい場合には急加速時のＥＧＲ制御に移行し、所定増加率以下かつ所定減少率以上の場合には通常時のＥＧＲ制御に移行し、所定減少率より小さい場合には急減速時のＥＧＲ制御に移行する。なお、所定増加率は、プラス値であり、車両の加速によって負荷状態が低い側から高い側に移行する場合に、内部ＥＧＲ量（温度が高い排気ガス量）が多いことによって異常燃焼する可能性がある急加速に相当するスロットル開度の変化率である。所定減少率は、マイナス値であり、車両の減速による吸入空気量の減少によって空気量に対するＥＧＲ量の割合が増加し、過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急減速に相当するスロットル開度の変化率である。
【００３４】
通常時のＥＧＲ制御では、図２に示すように、内部ＥＧＲ量ＩＥ（二点鎖線）と外部ＥＧＲ量ＯＥ（一点鎖線）とが負荷状態に応じて規定されており、この規定された内部ＥＧＲ量ＩＥと外部ＥＧＲ量ＯＥになるように制御する。内部ＥＧＲ量ＩＥは、極低負荷状態から低負荷状態にかけて設定され、極低負荷状態のときの最大量から負荷が高くなるに従って減少する。外部ＥＧＲ量ＯＥは、内部ＥＧＲ量ＩＥが半分以下になったあたりから中負荷状態あたりまで設定され、０から最大量まで増加し、最大量になった後は徐々に減少する。負荷状態が低いほど内部ＥＧＲ量を多くするのは、負荷状態が低いほど低温で燃焼状態が良くないので、外部ＥＧＲによる低温の排気ガス量を減らし、内部ＥＧＲによる高温の排気ガス量を増やして、燃料状態の悪化を防止するためである。一方、負荷状態が高くなるほど外部ＥＧＲ量を多くするのは、負荷状態が高くなるほど燃焼状態が良くなるので、低温の排気ガスを増やしても燃焼状態に支障がない。そこで、低温で体積が小さい外部ＥＧＲによる低温の排気ガス量を増やして、ＮＯｘの低減量を増やす。この内部ＥＧＲ量ＩＥと外部ＥＧＲ量ＯＥの合計量がＥＧＲ量ＴＥ（実線）であり、ＥＧＲ量ＴＥも負荷状態に応じて緩やかに変わる。ＥＧＲ量ＴＥは、極低負荷状態から中負荷状態にあたりまで設定され、量としてはあまり変わらないが、徐々に増加した後、徐々に減少する。
【００３５】
そのために、エンジンＥＣＵ２では、エアフロセンサ１０から吸入空気量と回転数センサ２４からエンジン回転数を取り入れ、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定する（図３（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した内部ＥＧＲ量に基づいてバルブオーバラップ量を設定し、この設定したバルブオーバラップ量になるように排気バルブ１８及び／又は吸気バルブ２０の開閉タイミングとリフト量を設定する。さらに、エンジンＥＣＵ２では、設定した開閉タイミングとリフト量になるような制御信号を設定し、その制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。ちなみに、設定したバルブオーバラップ量になればよいので、制御対象のバルブとしては排気バルブ１８又は吸気バルブ２０あるいはその両方のバルブ１８，２０としてもよいし、また、制御対象としては開閉タイミング又はリフト量あるいはその両方としてもよい。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ１は、図３（ａ）に示すように、低いエンジン回転数かつ低い負荷状態のエリアに内部ＥＧＲ量を設定する各領域が設けられ、各領域が比較的広い面積を有している。したがって、内部ＥＧＲ量は、通常制御時には、負荷状態が高くなると徐々に減少していく。
【００３６】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定する（図３（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した外部ＥＧＲ量になるようにＥＧＲバルブ１７の開度を設定する。さらに、エンジンＥＣＵ２では、設定した開度になるような制御信号を設定し、その制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ１は、図３（ｂ）に示すように、内部ＥＧＲマップＩＭ１の各領域に対して高いエンジン回転数かつ高い負荷状態のエリアであり、内部ＥＧＲマップＩＭ１の各領域に一部が重なるエリアに外部ＥＧＲ量を設定する各領域が設けられ、各領域が比較的広い面積を有している。したがって、外部ＥＧＲ量は、通常制御時には、内部ＥＧＲ量が半分程度減少してから増加していく。
【００３７】
急加速時のＥＧＲ制御では、内部ＥＧＲ量を迅速に減らすとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増やす制御を行う。というのは、低負荷状態から急速に負荷状態が高くなると、急速に高温高圧状態になる。しかし、低負荷状態では内部ＥＧＲによる高温の排気ガスを多く導入しているので、高圧高圧下ではその高温の排気ガスの影響により異常燃焼となり、ノッキングを発生する恐れがあるからである。
【００３８】
エンジンＥＣＵ２では、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ２により内部ＥＧＲ量を設定する（図４（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した内部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ２は、図４（ａ）に示すように、通常制御時の内部ＥＧＲマップＩＭ１に比較して（図３（ａ）参照）、各領域が負荷状態の低い側に圧縮され、各領域が狭くなっている。したがって、内部ＥＧＲ量は、急加速制御時には、通常制御時より負荷状態が高くなると急速に減少していく。
【００３９】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ２により外部ＥＧＲ量を設定する（図４（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した外部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ２は、図４（ｂ）に示すように、通常制御時の外部ＥＧＲマップＯＭ１に比較して（図３（ｂ）参照）、各領域が負荷状態の低い側に拡大され、各領域が広くなっている。したがって、外部ＥＧＲ量は、急加速制御時には、通常制御時よりも低い負荷状態から増加していく。
【００４０】
急減速時のＥＧＲ制御では、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を迅速に減らす制御を行う。というのは、急減速によって吸入空気量が急速に低減した場合、空気量に対するＥＧＲ量の割合が急速に増加し、過度の燃焼状態の悪化からトルク変動やドライバビリティの悪化を招くからである。
【００４１】
エンジンＥＣＵ２では、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ３により内部ＥＧＲ量を設定する（図５（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した内部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ３は、図５（ａ）に示すように、通常制御時の内部ＥＧＲマップＩＭ１に比較して（図３（ａ）参照）、各領域が負荷状態の高い側に圧縮され、各領域が狭くなっている。したがって、内部ＥＧＲ量は、急減速制御時には、負荷状態が低くなると急速に減少していく。
【００４２】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ３により外部ＥＧＲ量を設定する（図５（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した外部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ３は、図５（ｂ）に示すように、通常制御時の外部ＥＧＲマップＯＭ１に比較して（図３（ｂ）参照）、各領域が負荷状態の高い側かつエンジン回転数が高い側に圧縮にされ、各領域が狭くなっている。したがって、外部ＥＧＲ量は、急減速制御時には、通常制御時より負荷状態が低くなると急速に減少していく。
【００４３】
図１〜図５を参照して、エンジン１における第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御時の動作について説明する。ここでは、車両の加速時の動作を図６のフローチャートに沿って説明し、減速時の動作を図７のフローチャートに沿って説明する。図６は、第１の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。図７は、第１の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、車両の加速時の動作について説明する。図６に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の増加率が所定増加率以下か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００４５】
Ｓ１０にて増加率が所定増加率以下と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ１１）（図３（ａ）参照）。すると、加速に応じて（負荷状態が高くなるのに応じて）、可変バルブタイミング・リフト機構２２の作用により吸気バルブ１８と排気バルブ２０とのバルブオーバラップ量が徐々に減少し、内部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ１２）（図３（ｂ）参照）。すると、加速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が大きくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。
【００４６】
一方、Ｓ１０にて増加率が所定増加率より大きい（すなわち、急加速）と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ２により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ１３）（図４（ａ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、内部ＥＧＲ量が迅速に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ２により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ１４）（図４（ｂ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に大きくなり、外部ＥＧＲ量の増加率が通常制御時の増加率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が迅速に増加する。このように、急加速の場合、高温の排気ガスが迅速に減少するとともに低温の排気ガスが迅速に増加するので、負荷状態が急速に高くなっても、高温の排気ガスの影響で異常燃焼することはない。そのため、ノッキングが発生することなく、さらに、低温の排気ガスを多量に導入できるので、ＮＯｘの低減量が増える。
【００４７】
次に、車両の減速時の動作について説明する。図７に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の減少率が所定減少率以上か否かを判定する（Ｓ２０）。
【００４８】
Ｓ２０にて減少率が所定減少率以上と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ２１）（図３（ａ）参照）。すると、減速に応じて（負荷状態が低くなるのに応じて）、バルブオーバラップ量が徐々に増加し、内部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ２２）（図３（ｂ）参照）。すると、減速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が小さくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。
【００４９】
一方、Ｓ１０にて減少率が所定減少率より小さい（すなわち、急減速）と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ３により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ２３）（図５（ａ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量が急速に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ３により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ２４）（図５（ｂ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に小さくなり、外部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に減少する。このように、急減速の場合、高温の排気ガスが急速に減少するとともに低温の排気ガスも急速に減少してトータルのＥＧＲ量が急速に減少するので、吸入空気量が急速に減少しても空気量に対するＥＧＲ量の割合が大きくなることもなく、過度に燃焼状態が悪化することはない。そのため、ＮＯｘの低減量が減るが、トルク変動やドライバビリティの悪化を招くことはなく、極度の燃焼状態の悪化による失火の恐れも全くない。
【００５０】
図１、図２、図８、図９を参照して、エンジンＥＣＵ２における第２の実施の形態に係るＥＧＲ制御について説明する。図８は、第２の実施の形態に係る加速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。図９は、第２の実施の形態に係る減速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【００５１】
第２の実施の形態のＥＧＲ制御は、第１の実施の形態のＥＧＲ制御と比較すると、ＥＧＲマップを用いないで内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する点が異なる。そこで、第２の実施の形態では、通常制御時、急加速制御時、急減速制御時における内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定について詳細に説明する。
【００５２】
通常時の制御の場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化（すなわち、車両の加減速）に応じて内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する。車両が加速の場合（スロットル開度の変化率がプラス値の場合）、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加に応じて（図８（ａ）の一点鎖線参照）、減少する内部ＥＧＲ量を設定するとともに（図８（ｂ）の一点鎖線参照）、増加する外部ＥＧＲ量を設定する（図８（ｃ）の一点鎖線参照）。また、車両が減速の場合（スロットル開度の変化率がマイナス値の場合）、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少に応じて（図９（ａ）の一点鎖線参照）、増加する内部ＥＧＲ量を設定するとともに（図９（ｂ）の一点鎖線参照）、減少する外部ＥＧＲ量を設定する（図９（ｃ）の一点鎖線参照）。また、車両が定速の場合（スロットル開度の変化率が０の場合）、エンジンＥＣＵ２では、前回と同量の内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量により第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御と同様の処理を行う。ちなみに、第２の実施の形態における制御でも、第１の実施の形態と同様に、図２に示すような負荷状態に応じて変化する内部ＥＧＲ量ＩＥ、外部ＥＧＲ量ＯＥ及びＥＧＲ量ＴＥとなる。なお、第２の実施の形態に係る通常時のＥＧＲ制御でも、第１の実施の形態と同様に、図３に示す内部ＥＧＲマップＩＭ１及び外部ＥＧＲマップＯＭ１を用いて、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定してもよい。
【００５３】
急加速時のＥＧＲ制御では、第１の実施の形態と同様に、内部ＥＧＲ量を迅速に減らすとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増やす制御を行う。そのために、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定増加率より大きいと判定すると、内部ＥＧＲ量を０に設定する（図８（ｂ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量が０になるようにバルブオーバラップ量を設定し、そのバルブオーバラップ量に応じた制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定増加率より大きいと判定すると、一気に所定量増加した外部ＥＧＲ量を設定し、所定量増加後に加速に応じて増加する外部ＥＧＲ量を設定する（図８（ｃ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量が一気に増量するようにＥＧＲバルブ１７の開度を全開に設定し、その後、加速に応じて増加する外部ＥＧＲ量になるようにＥＧＲバルブ１７の開度を設定し、その開度に応じた制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。なお、第２の実施の形態に係る急加速時のＥＧＲ制御では、図３（ｂ）に示す外部ＥＧＲマップＯＭ１の各領域に設定される外部ＥＧＲ量に所定量増量したマップを用いて、外部ＥＧＲ量を設定してもよい。
【００５４】
急減速時のＥＧＲ制御では、第１の実施の形態と同様に、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を迅速に減らす制御を行う。そのために、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定減少率より小さいと判定すると、内部ＥＧＲ量を０に設定する（図９（ｂ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量が０になるようにバルブオーバラップ量を設定し、そのバルブオーバラップ量に応じた制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定減少率より小さいと判定すると、外部ＥＧＲ量を０に設定する（図９（ｃ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量が０になるようににＥＧＲバルブ１７の開度を全閉に設定し、その全閉に応じた制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。
【００５５】
図１、図２、図８、図９を参照して、エンジン１における第２の実施の形態に係るＥＧＲ制御時の動作について説明する。ここでは、車両の加速時の動作を図１０のフローチャートに沿って説明し、減速時の動作を図１１のフローチャートに沿って説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。図１１は、第２の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、車両の加速時の動作について説明する。図１０に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の増加率が所定増加率以下か否かを判定する（Ｓ３０）。
【００５７】
Ｓ３０にて増加率が所定増加率以下と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加変化に応じて（すなわち、車両の加速に応じて）、減少する内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ３１）（図８（ａ）（ｂ）参照）。すると、加速に応じて、バルブオーバラップ量が徐々に減少し、内部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加変化に応じて、増加する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ３２）（図８（ａ）（ｃ）参照）。すると、加速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が大きくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。
【００５８】
一方、Ｓ３０にて増加率が所定増加率より大きいと判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ３３）（図８（ａ）（ｂ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、内部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。また、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量を所定量増量設定し、さらに、スロットル開度の増加変化に応じて増加する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ３４）（図８（ａ）（ｃ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に大きくなり、外部ＥＧＲの増加率が通常制御時の増加率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に増加する。急加速時にこのように制御することにより、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。
【００５９】
次に、車両の減速時の動作について説明する。図１１に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の減少率が所定減少率以上か否かを判定する（Ｓ４０）。
【００６０】
Ｓ４０にて減少率が所定減少率以上と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少変化に応じて（すなわち、車両の減速に応じて）、増加する内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ４１）（図９（ａ）（ｂ）参照）。すると、減速に応じて、バルブオーバラップ量が徐々に増加し、内部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少変化に応じて、減少する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ４２）（図９（ａ）（ｃ）参照）。すると、減速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が小さくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。
【００６１】
一方、Ｓ４０にて減少率が所定減少率より小さいと判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ４３）（図９（ａ）（ｂ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。また、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ４４）（図９（ａ）（ｃ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に小さく、外部ＥＧＲの減少率が通常時の減少率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。急減速時にこのように制御することにより、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。
【００６２】
エンジンＥＣＵ２によれば、車両が急加速の場合、通常制御時よりも内部ＥＧＲ量を迅速に減少させるとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増加させるので、高温の排気ガスの影響による異常燃焼を防止でき、ノッキングも引き起こさない。また、エンジンＥＣＵ２によれば、車両が急減速の場合、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を共に迅速に減少させるので、空気量に対するＥＧＲ量の割合が大きくなることによる過度の燃焼状態の悪化を防止でき、トルク変動やドライバビリティの悪化も引き起こさない。
【００６３】
特に、第１の実施の形態に係る制御の場合、急加速制御時又は急減速制御時に内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定量を通常制御時から変更するために、急加速用又は急減速用のＥＧＲマップに切り換えるだけの簡単な処理でよい。また、第２の実施の形態に係る制御の場合、急加速制御時又は急減速制御時には内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定量を０にするかあるいは所定量加算するだけの簡単な処理でよい。
【００６４】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００６５】
例えば、本実施の形態では吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングとリフト量を変えることができる可変バルブタイミング・リフト機構により可変バルブ手段を構成したが、吸気バルブ又は排気バルブの一方のバルブの開閉タイミングとリフト量を変えることができる手段でもよいし、開閉タイミング又はリフト量の一方を変えることができる手段でもよい。
【００６６】
また、本実施の形態ではスロットルバルブ開度の変化率で加減速を検出する構成としたが、アクセルペダルの操作量の変化率や吸入空気量の変化率等で検出する構成でもよい、あるいは、車両の加速度を直接検出する構成でもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では内部ＥＧＲ及び外部ＥＧＲをエンジンＥＣＵで制御する構成としたが、ＥＧＲを制御する専用の制御装置等の他の制御装置に構成してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、急な加減速の場合でも、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るエンジンの構成図である。
【図２】本実施の形態に係る負荷状態に対するＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを示すグラフである。
【図３】第１の実施の形態に係る通常制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図４】第１の実施の形態に係る急加速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図５】第１の実施の形態に係る急減速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図６】第１の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る加速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【図９】第２の実施の形態に係る減速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【図１０】第２の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、２…エンジンＥＣＵ、３…気筒、４…インジェクタ、５…シリンダ、６…ピストン、７…吸気通路、７ａ…サージタンク部、８…点火プラグ、９…排気通路、１０…エアフロセンサ、１１…スロットルバルブ、１２…アクセルポジショニングセンサ、１３…アクセルペダル、１４…スロットルモータ、１５…スロットルポジショニングセンサ、１６…ＥＧＲ通路、１７…ＥＧＲバルブ、１８…吸気バルブ、１９，２１…カム、２０…排気バルブ、２２…可変バルブタイミング・リフト機構、２３…クランクシャフト、２４…回転数センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部ＥＧＲ及び外部ＥＧＲを制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンでは、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減するために、ＥＧＲ[Exhaust Gas Recirculation]（排気ガス再循環）を行っているものがある。ＥＧＲには、排気ガスを吸気ガスに混入させる方法として、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲがある。外部ＥＧＲの場合、排気系と吸気系とを接続するＥＧＲ通路が設けられ、ＥＧＲ通路によって排気ガスを吸気系に還流している。一方、内部ＥＧＲの場合、排気バルブや吸気バルブの可変バルブタイミング・リフト機構を利用してバルブオーバラップ量を増やし、排気ガスの一部を再吸入している。
【０００３】
ＥＧＲの制御は、エンジンＥＣＵ[Electronic Control Unit]で行っており、エンジンの負荷状態に応じて外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを制御している。エンジンＥＣＵでは、ＥＧＲ通路を流れる排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブの開度によって外部ＥＧＲによる排気ガス量（外部ＥＧＲ量）を制御するとともに、可変バルブタイミング・リフト機構による排気バルブや吸気バルブの開閉タイミングやリフト量によって内部ＥＧＲによる排気ガス量（内部ＥＧＲ量）を制御している。その際、エンジンＥＣＵでは、エンジンの負荷状態が変化しても外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを合計したＥＧＲ量が一定になるように制御している（特許文献１参照）。この制御では、負荷状態が低くなるほど燃焼状態を良くするために内部ＥＧＲ量（高温の排気ガス）を多くし、負荷状態が高くなるほど多くのＮＯｘを低減するために外部ＥＧＲ量（低温の排気ガス）を多くしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１５８９５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御では、スロットルバルブの開度が急変した場合（すなわち、急な加減速の場合）、ＥＧＲによる排気ガスの影響によって、開度の変化が少ないときよりも燃焼状態が悪化してしまう。具体的には、開度が急に大きくなった場合、負荷状態が低い側から高い側に急速に移行するため、制御の遅れによって、負荷状態が高い側に移行したにもかかわらず内部ＥＧＲ量が多い状態となる。そのため、高温の排気ガスの影響により異常燃焼となり、ノッキングを発生しやすくなる。一方、開度が急に小さくなった場合、吸入空気量が急速に減少するため、ＥＧＲによる排気ガスの残留によって空気量に対する排気ガスの割合が大きくなる。そのため、過度に燃焼状態が悪化し、トルク変動やドライバビリティの悪化を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、急な加減速の場合でも、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整する可変バルブ手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整する可変流量手段とを備える内燃機関の制御装置であって、車両の加減速を検出する加減速検出手段を備え、加減速検出手段で検出した加減速に基づいて可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御することを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関は、内部ＥＧＲ量を増減するために吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整することができる可変バルブ手段と、外部ＥＧＲ量を増減するために排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整することができる可変流量手段とを備えている。また、制御装置は、車両の加減速を検出する加減速検出手段を備えている。制御装置では、加減速検出手段によって検出した車両の加減速に基づいて、可変バルブ手段によって外部ＥＧＲ量を増減制御するとともに可変流量手段によって内部ＥＧＲ量を増減制御する。そのため、この制御装置では、急加速や急減速の場合でも内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量を適正な量に制御でき、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【０００９】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段で検出した加速が所定加速より大きい場合、可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくするとともに可変流量手段による外部ＥＧＲ量の増加率を通常制御時よりも大きくする構成に限定される。
【００１０】
この内燃機関の制御装置では、加減速検出手段で検出した加速が所定加速より大きいと判定した場合、可変バルブ手段によってバルブオーバラップ量を迅速に少なくし、内部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくするとともに、可変流量手段によって排気ガスの流量を迅速に多くし、外部ＥＧＲ量の増加率を通常制御時よりも大きくする。そのため、急加速によって負荷状態を低い側から高い側に急速に移行しても、内部ＥＧＲ量も迅速に減少しているので、高温の排気ガスの影響によって異常燃焼することがなく、ノッキングも発生しない。また、外部ＥＧＲ量が迅速に増加し、高温の排気ガスに比べて体積の小さい低温の排気ガスを多量に吸気系に導入できるので、ＮＯｘを多量に低減できる。
【００１１】
なお、所定加速は、車両の加速時に内部ＥＧＲ量が多いことによって過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急加速である。通常制御では、内燃機関の負荷状態等に応じて内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を制御しており、制御時の内部ＥＧＲ量や外部ＥＧＲ量の増加率と減少率は比較的小さい。
【００１２】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段で検出した減速が所定減速より大きい場合、可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量を減量制御するとともに可変流量手段による外部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくする構成に限定される。
【００１３】
この内燃機関の制御装置では、加減速検出手段で検出した減速が所定減速より大きいと判定した場合、可変バルブ手段によってバルブオーバラップ量を少なくし、内部ＥＧＲ量を減量するとともに、可変流量手段によって排気ガスの流量を迅速に少なくし、外部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくする。そのため、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量が迅速に減少するので、急減速によって吸入空気量が急速に減少しても、空気量に対する残留排気ガスの割合が大きくならない。そのため、過度に燃焼状態が悪化することなく、トルク変動やドライバビリティの悪化を招かない。
【００１４】
なお、所定減速は、車両の減速による吸入空気量の減少によって空気量に対するＥＧＲ量の割合が増加し、過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急減速である。
【００１５】
本発明の上記内燃機関の制御装置は、加減速検出手段が、スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段であり、開度検出手段で検出した開度の単位時間当たりの変化量に基づいて可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御する構成としてもよい。
【００１６】
この内燃機関の制御装置は、スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段を備えている。この制御装置では、開度検出手段でスロットルバルブの開度を検出し、その検出した開度の単位時間当たりの変化量を算出する。そして、この制御装置では、その開度の単位時間当たりの変化量に基づいて、可変バルブ手段を制御して外部ＥＧＲ量を増減するとともに可変流量手段を制御して内部ＥＧＲ量を増減する。そのため、この制御装置では、車両の加減速を直接検出しなくても、車両に通常備えられているスロットルバルブの開度検出手段を利用することによって、車両の加速度を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
本実施の形態では、本発明に係る内燃機関の制御装置を、車両に搭載されるエンジンを制御するＥＣＵに適用する。本実施の形態に係るエンジンは、可変バルブタイミング・リフト機構及びＥＧＲ通路とＥＧＲバルブを備えている。本実施の形態に係るエンジンＥＣＵでは、可変バルブタイミング・リフト機構を利用して内部ＥＧＲ量を制御するとともに、ＥＧＲバルブによって外部ＥＧＲ量を制御する。本実施の形態には、２つの実施の形態があり、第１の実施の形態が外部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲ量を設定するためにマップを用いる場合であり、第２の実施の形態がマップを用いない場合である。
【００１９】
図１を参照して、エンジン１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの構成図である。なお、エンジン１は多気筒エンジンであるが、図１にはそのうちの一気筒のみが断面図として描かれている。
【００２０】
エンジン１は、筒内噴射式多気筒エンジンであり、エンジンＥＣＵ２によって各部が制御される。エンジン１の各気筒３では、インジェクタ４によってシリンダ５内のピストン６の上面に燃料（ガソリン）を直接噴射する。また、各気筒３では、吸気通路７を介してシリンダ５内に空気を吸入し、吸入した空気をピストン６によって圧縮する。そして、各気筒３では、燃料と圧縮空気からなる混合気を点火プラグ８で着火し、爆発燃焼する。燃焼後、各気筒３では、排気ガスを排気通路９から排気する。
【００２１】
吸気通路７上には、上流側からエアフロセンサ１０、スロットルバルブ１１等が配置されている。エアフロセンサ１０は、ホットワイヤ式のものであり、吸入空気量を質量流量として検出する。スロットルバルブ１１は、電子制御式のスロットルバルブであり、吸入空気量を調節する。スロットルバルブ１１の開度は、エンジンＥＣＵ２においてアクセルポジショニングセンサ１２によって検出されたアクセルペダル１３の操作量等に基づいて決定される。そして、スロットルバルブ１１は、これに付随してスロットルモータ１４が配設されており、スロットルモータ１４の駆動によって開度が調整される。また、スロットルバルブ１１には、その開度を検出するスロットルポジショニングセンサ１５が配設されている。
【００２２】
排気通路９から吸気通路７のサージタンク部７ａにかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ通路１６が配設されている。ＥＧＲ通路１６上には、排気ガスの還流量を調節するＥＧＲバルブ１７が取り付けられている。ＥＧＲバルブ１７は、そのバルブを駆動するモータを備えており、このモータの駆動によってバルブの開度が調整される。エンジン１における外部ＥＧＲでは、ＥＧＲ通路１６を介して排気系から吸気系に排気ガスを還流させ、ＥＧＲバルブ１７によってＥＧＲ通路１６を流れる排気ガスの流量を調整している。なお、本実施の形態では、ＥＧＲバルブ１７が特許請求の範囲に記載する可変流量手段に相当する。
【００２３】
シリンダ５の内部と吸気通路７との間は、吸気バルブ１８によって開閉される。吸気バルブ１８は、カム１９によって駆動される。一方、シリンダ５の内部と排気通路１０との間は、排気バルブ２０によって開閉される。排気バルブ２０は、カム２１によって駆動される。さらに、吸気バルブ１８及び排気バルブ２０を最適に駆動するために、可変バルブタイミング・リフト機構２２が設けられている。
【００２４】
可変バルブタイミング・リフト機構２２は、吸気バルブ１８及び排気バルブ２０の開閉タイミングとリフト量をエンジン回転数やスロットルバルブ１１の開度等に応じて変化させることができる機構である。可変バルブタイミング・リフト機構２２では、カム１９，２１のそれぞれのクランクシャフト２３に対する回転位相を調整する。開閉タイミングは、吸気バルブ１８／排気バルブ２０の開閉がクランク角で表され、開弁タイミング／閉弁タイミングを決定する。開閉タイミングを変える場合、エンジンＥＣＵ２では、タイミングを早くするためにクランク角を進角側又はタイミングを遅くするためにクランク角を遅角側に一定角度づつ変化させる。リフト量は、カム１９，２１が各バルブ１８，２０を押す量であり、吸気バルブ１８／排気バルブ２０の開度を決定する。リフト量を変える場合、エンジンＥＣＵ２では、各バルブ１８，２０の開度を大きくするためにリフト量を増量側又は開度を小さくするためにリフト量を減量側に一定リフト量づつ変化させる。可変バルブタイミング・リフト機構２２では、この開閉タイミングやリフト量を変化させることによって、吸気量や排気量を調整することができる。
【００２５】
また、可変バルブタイミング・リフト機構２２は、開閉タイミングやリフト量を変化させることによって、吸気バルブ１８と排気バルブ２０がともに開いているバルブオーバラップ量を調整することができる。開閉タイミングの場合、吸気バルブ１８を進角側に調整するか又は排気バルブ２０を遅角側に調整するか、あるいは、両方を行うことでバルブオーバラップ量を大きくすることができる。また、リフト量の場合、吸気バルブ１８の開度を大きくするか又は排気バルブ２０の開度を大きくするか、あるいは、両方の開度を大きくすることでバルブオーバラップ量を大きくすることができる。エンジン１における内部ＥＧＲは、吸気バルブ１８と排気バルブ２０のバルブオーバラップによって気筒３内で燃焼した後の排気ガスを吸気系に再導入させ、可変バルブタイミング・リフト機構２２によってバルブオーバラップ量を調整している。なお、本実施の形態では、可変バルブタイミング・リフト機構２２が特許請求の範囲に記載する可変バルブ手段に相当する。
【００２６】
ちなみに、外部ＥＧＲの排気ガスは、ＥＧＲ通路１６を介して還流されるので低温であり、内部ＥＧＲの排気ガスよりも体積が小さい。内部ＥＧＲの排気ガスは、気筒３から吸気系に直接戻るので高温である。また、内部ＥＧＲは、外部ＥＧＲに比べて制御応答性が良い。
【００２７】
エンジンＥＣＵ２は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ２は、エアフロセンサ１０、アクセルポジショニングセンサ１２、スロットルポジショニングセンサ１５、回転数センサ２４等の各種センサが接続され、各種センサからの検出値に基づいて各種制御量を設定し、エンジン１の各部を制御する。回転数センサ２４は、クランクシャフト２３近傍に取り付けられ、エンジン回転数を検出する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２では、アクセルペダル１３の操作量等に基づいてスロットルバルブ１１の開度を設定し、スロットルモータ１４を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットルバルブ１１の開度等に基づいて燃料噴射量を設定し、電子制御式のインジェクタ４を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン１の負荷状態（例えば、吸入空気量）やエンジン回転数等に基づいて点火時期を設定し、点火プラグ８を制御する。また、エンジンＥＣＵ２では、負荷状態やエンジン回転数等の運転状態に応じて吸気バルブ１８及び排気バルブ２０の最適な開閉タイミングとリフト量を設定し、可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する。
【００２９】
また、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量とを調整するＥＧＲ制御を行っている。このＥＧＲ制御では、エンジン１の負荷状態に基づく通常制御に加えて、車両の加減速に基づく加減速制御を行っている。なお、エンジンＥＣＵ２におけるＥＧＲ制御には、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定手法が異なる２つの形態があり、以下で２つの形態について順に説明する。
【００３０】
なお、エンジン１の負荷状態は、吸入空気量、エンジン１で発生するトルク、車速、エンジン回転数等によって検出でき、本実施の形態では吸入空気量によって負荷状態を検出する。吸入空気量の場合、吸入空気量が少ないほど負荷状態が低く、多いほど負荷状態が高い。また、車両の加減速は、アクセルペダル１３の操作量、スロットルバルブ１１の開度、吸入空気量等によって検出でき、本実施の形態ではスロットルバルブ１１の開度によって加減速を検出する。スロットルバルブ１１の開度の場合、開度が大きくなっていくと加速であり、開度が小さくなっていくと減速である。したがって、本実施の形態では、スロットルポジショニングセンサ１５が特許請求の範囲に記載する加減速検出手段に相当する。
【００３１】
図１〜図５を参照して、エンジンＥＣＵ２における第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御について説明する。図２は、本実施の形態に係る負荷状態に対するＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを示すグラフである。図３は、第１の実施の形態に係る通常制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。図４は、第１の実施の形態に係る急加速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。図５は、第１の実施の形態に係る急減速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【００３２】
第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御では、ＥＧＲマップを用いてＥＧＲ量を設定する（図３〜図５参照）。各ＥＧＲマップは、実験やシミュレーション等によって予め設定されたマップであり、エンジンＥＣＵ２のＲＯＭに記憶されている。各ＥＧＲマップには、エンジン回転数と負荷状態に応じて略楕円形状の領域が設定されている。この各領域には、ＥＧＲ量が各々設定されており、各ＥＧＲマップにおける小さな領域ほど多くのＥＧＲ量が設定されている。ちなみに、図３等におけるＲ／Ｌは、Ｒｏａｄ／Ｌｏａｄ曲線であり、車両のエンジン回転数に対する走行負荷を示す。
【００３３】
エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎にスロットルポジショニングセンサ１５からスロットルバルブ１１の開度を取り入れ、スロットル開度の単位時間当たりの変化量（すなわち、変化率）を算出する。このスロットル開度の変化率は、加速時にはプラス値であり、減速時にはマイナス値であり、車両の加速度に相当する。そして、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率と所定増加率及び所定減少率とを比較する。その結果、エンジンＥＣＵ２では、その変化率が所定増加率より大きい場合には急加速時のＥＧＲ制御に移行し、所定増加率以下かつ所定減少率以上の場合には通常時のＥＧＲ制御に移行し、所定減少率より小さい場合には急減速時のＥＧＲ制御に移行する。なお、所定増加率は、プラス値であり、車両の加速によって負荷状態が低い側から高い側に移行する場合に、内部ＥＧＲ量（温度が高い排気ガス量）が多いことによって異常燃焼する可能性がある急加速に相当するスロットル開度の変化率である。所定減少率は、マイナス値であり、車両の減速による吸入空気量の減少によって空気量に対するＥＧＲ量の割合が増加し、過度に燃焼状態が悪化する可能性がある急減速に相当するスロットル開度の変化率である。
【００３４】
通常時のＥＧＲ制御では、図２に示すように、内部ＥＧＲ量ＩＥ（二点鎖線）と外部ＥＧＲ量ＯＥ（一点鎖線）とが負荷状態に応じて規定されており、この規定された内部ＥＧＲ量ＩＥと外部ＥＧＲ量ＯＥになるように制御する。内部ＥＧＲ量ＩＥは、極低負荷状態から低負荷状態にかけて設定され、極低負荷状態のときの最大量から負荷が高くなるに従って減少する。外部ＥＧＲ量ＯＥは、内部ＥＧＲ量ＩＥが半分以下になったあたりから中負荷状態あたりまで設定され、０から最大量まで増加し、最大量になった後は徐々に減少する。負荷状態が低いほど内部ＥＧＲ量を多くするのは、負荷状態が低いほど低温で燃焼状態が良くないので、外部ＥＧＲによる低温の排気ガス量を減らし、内部ＥＧＲによる高温の排気ガス量を増やして、燃料状態の悪化を防止するためである。一方、負荷状態が高くなるほど外部ＥＧＲ量を多くするのは、負荷状態が高くなるほど燃焼状態が良くなるので、低温の排気ガスを増やしても燃焼状態に支障がない。そこで、低温で体積が小さい外部ＥＧＲによる低温の排気ガス量を増やして、ＮＯｘの低減量を増やす。この内部ＥＧＲ量ＩＥと外部ＥＧＲ量ＯＥの合計量がＥＧＲ量ＴＥ（実線）であり、ＥＧＲ量ＴＥも負荷状態に応じて緩やかに変わる。ＥＧＲ量ＴＥは、極低負荷状態から中負荷状態にあたりまで設定され、量としてはあまり変わらないが、徐々に増加した後、徐々に減少する。
【００３５】
そのために、エンジンＥＣＵ２では、エアフロセンサ１０から吸入空気量と回転数センサ２４からエンジン回転数を取り入れ、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定する（図３（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した内部ＥＧＲ量に基づいてバルブオーバラップ量を設定し、この設定したバルブオーバラップ量になるように排気バルブ１８及び／又は吸気バルブ２０の開閉タイミングとリフト量を設定する。さらに、エンジンＥＣＵ２では、設定した開閉タイミングとリフト量になるような制御信号を設定し、その制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。ちなみに、設定したバルブオーバラップ量になればよいので、制御対象のバルブとしては排気バルブ１８又は吸気バルブ２０あるいはその両方のバルブ１８，２０としてもよいし、また、制御対象としては開閉タイミング又はリフト量あるいはその両方としてもよい。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ１は、図３（ａ）に示すように、低いエンジン回転数かつ低い負荷状態のエリアに内部ＥＧＲ量を設定する各領域が設けられ、各領域が比較的広い面積を有している。したがって、内部ＥＧＲ量は、通常制御時には、負荷状態が高くなると徐々に減少していく。
【００３６】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定する（図３（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した外部ＥＧＲ量になるようにＥＧＲバルブ１７の開度を設定する。さらに、エンジンＥＣＵ２では、設定した開度になるような制御信号を設定し、その制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ１は、図３（ｂ）に示すように、内部ＥＧＲマップＩＭ１の各領域に対して高いエンジン回転数かつ高い負荷状態のエリアであり、内部ＥＧＲマップＩＭ１の各領域に一部が重なるエリアに外部ＥＧＲ量を設定する各領域が設けられ、各領域が比較的広い面積を有している。したがって、外部ＥＧＲ量は、通常制御時には、内部ＥＧＲ量が半分程度減少してから増加していく。
【００３７】
急加速時のＥＧＲ制御では、内部ＥＧＲ量を迅速に減らすとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増やす制御を行う。というのは、低負荷状態から急速に負荷状態が高くなると、急速に高温高圧状態になる。しかし、低負荷状態では内部ＥＧＲによる高温の排気ガスを多く導入しているので、高圧高圧下ではその高温の排気ガスの影響により異常燃焼となり、ノッキングを発生する恐れがあるからである。
【００３８】
エンジンＥＣＵ２では、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ２により内部ＥＧＲ量を設定する（図４（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した内部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ２は、図４（ａ）に示すように、通常制御時の内部ＥＧＲマップＩＭ１に比較して（図３（ａ）参照）、各領域が負荷状態の低い側に圧縮され、各領域が狭くなっている。したがって、内部ＥＧＲ量は、急加速制御時には、通常制御時より負荷状態が高くなると急速に減少していく。
【００３９】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ２により外部ＥＧＲ量を設定する（図４（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した外部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ２は、図４（ｂ）に示すように、通常制御時の外部ＥＧＲマップＯＭ１に比較して（図３（ｂ）参照）、各領域が負荷状態の低い側に拡大され、各領域が広くなっている。したがって、外部ＥＧＲ量は、急加速制御時には、通常制御時よりも低い負荷状態から増加していく。
【００４０】
急減速時のＥＧＲ制御では、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を迅速に減らす制御を行う。というのは、急減速によって吸入空気量が急速に低減した場合、空気量に対するＥＧＲ量の割合が急速に増加し、過度の燃焼状態の悪化からトルク変動やドライバビリティの悪化を招くからである。
【００４１】
エンジンＥＣＵ２では、このエンジン回転数と吸入空気量に応じて内部ＥＧＲマップＩＭ３により内部ＥＧＲ量を設定する（図５（ａ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した内部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、内部ＥＧＲマップＩＭ３は、図５（ａ）に示すように、通常制御時の内部ＥＧＲマップＩＭ１に比較して（図３（ａ）参照）、各領域が負荷状態の高い側に圧縮され、各領域が狭くなっている。したがって、内部ＥＧＲ量は、急減速制御時には、負荷状態が低くなると急速に減少していく。
【００４２】
また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数と吸入空気量に応じて外部ＥＧＲマップＯＭ３により外部ＥＧＲ量を設定する（図５（ｂ）参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、この設定した外部ＥＧＲ量により通常制御時と同様の処理を行う。なお、外部ＥＧＲマップＯＭ３は、図５（ｂ）に示すように、通常制御時の外部ＥＧＲマップＯＭ１に比較して（図３（ｂ）参照）、各領域が負荷状態の高い側かつエンジン回転数が高い側に圧縮にされ、各領域が狭くなっている。したがって、外部ＥＧＲ量は、急減速制御時には、通常制御時より負荷状態が低くなると急速に減少していく。
【００４３】
図１〜図５を参照して、エンジン１における第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御時の動作について説明する。ここでは、車両の加速時の動作を図６のフローチャートに沿って説明し、減速時の動作を図７のフローチャートに沿って説明する。図６は、第１の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。図７は、第１の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、車両の加速時の動作について説明する。図６に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の増加率が所定増加率以下か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００４５】
Ｓ１０にて増加率が所定増加率以下と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ１１）（図３（ａ）参照）。すると、加速に応じて（負荷状態が高くなるのに応じて）、可変バルブタイミング・リフト機構２２の作用により吸気バルブ１８と排気バルブ２０とのバルブオーバラップ量が徐々に減少し、内部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ１２）（図３（ｂ）参照）。すると、加速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が大きくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。
【００４６】
一方、Ｓ１０にて増加率が所定増加率より大きい（すなわち、急加速）と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ２により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ１３）（図４（ａ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、内部ＥＧＲ量が迅速に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ２により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ１４）（図４（ｂ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に大きくなり、外部ＥＧＲ量の増加率が通常制御時の増加率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が迅速に増加する。このように、急加速の場合、高温の排気ガスが迅速に減少するとともに低温の排気ガスが迅速に増加するので、負荷状態が急速に高くなっても、高温の排気ガスの影響で異常燃焼することはない。そのため、ノッキングが発生することなく、さらに、低温の排気ガスを多量に導入できるので、ＮＯｘの低減量が増える。
【００４７】
次に、車両の減速時の動作について説明する。図７に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の減少率が所定減少率以上か否かを判定する（Ｓ２０）。
【００４８】
Ｓ２０にて減少率が所定減少率以上と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ１により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ２１）（図３（ａ）参照）。すると、減速に応じて（負荷状態が低くなるのに応じて）、バルブオーバラップ量が徐々に増加し、内部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ１により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ２２）（図３（ｂ）参照）。すると、減速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が小さくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。
【００４９】
一方、Ｓ１０にて減少率が所定減少率より小さい（すなわち、急減速）と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて内部ＥＧＲマップＩＭ３により内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ２３）（図５（ａ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量が急速に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、エンジン回転数及び負荷状態に基づいて外部ＥＧＲマップＯＭ３により外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ２４）（図５（ｂ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に小さくなり、外部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に減少する。このように、急減速の場合、高温の排気ガスが急速に減少するとともに低温の排気ガスも急速に減少してトータルのＥＧＲ量が急速に減少するので、吸入空気量が急速に減少しても空気量に対するＥＧＲ量の割合が大きくなることもなく、過度に燃焼状態が悪化することはない。そのため、ＮＯｘの低減量が減るが、トルク変動やドライバビリティの悪化を招くことはなく、極度の燃焼状態の悪化による失火の恐れも全くない。
【００５０】
図１、図２、図８、図９を参照して、エンジンＥＣＵ２における第２の実施の形態に係るＥＧＲ制御について説明する。図８は、第２の実施の形態に係る加速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。図９は、第２の実施の形態に係る減速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【００５１】
第２の実施の形態のＥＧＲ制御は、第１の実施の形態のＥＧＲ制御と比較すると、ＥＧＲマップを用いないで内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する点が異なる。そこで、第２の実施の形態では、通常制御時、急加速制御時、急減速制御時における内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定について詳細に説明する。
【００５２】
通常時の制御の場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化（すなわち、車両の加減速）に応じて内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する。車両が加速の場合（スロットル開度の変化率がプラス値の場合）、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加に応じて（図８（ａ）の一点鎖線参照）、減少する内部ＥＧＲ量を設定するとともに（図８（ｂ）の一点鎖線参照）、増加する外部ＥＧＲ量を設定する（図８（ｃ）の一点鎖線参照）。また、車両が減速の場合（スロットル開度の変化率がマイナス値の場合）、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少に応じて（図９（ａ）の一点鎖線参照）、増加する内部ＥＧＲ量を設定するとともに（図９（ｂ）の一点鎖線参照）、減少する外部ＥＧＲ量を設定する（図９（ｃ）の一点鎖線参照）。また、車両が定速の場合（スロットル開度の変化率が０の場合）、エンジンＥＣＵ２では、前回と同量の内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定する。そして、エンジンＥＣＵ２では、設定した内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量により第１の実施の形態に係るＥＧＲ制御と同様の処理を行う。ちなみに、第２の実施の形態における制御でも、第１の実施の形態と同様に、図２に示すような負荷状態に応じて変化する内部ＥＧＲ量ＩＥ、外部ＥＧＲ量ＯＥ及びＥＧＲ量ＴＥとなる。なお、第２の実施の形態に係る通常時のＥＧＲ制御でも、第１の実施の形態と同様に、図３に示す内部ＥＧＲマップＩＭ１及び外部ＥＧＲマップＯＭ１を用いて、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を設定してもよい。
【００５３】
急加速時のＥＧＲ制御では、第１の実施の形態と同様に、内部ＥＧＲ量を迅速に減らすとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増やす制御を行う。そのために、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定増加率より大きいと判定すると、内部ＥＧＲ量を０に設定する（図８（ｂ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量が０になるようにバルブオーバラップ量を設定し、そのバルブオーバラップ量に応じた制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定増加率より大きいと判定すると、一気に所定量増加した外部ＥＧＲ量を設定し、所定量増加後に加速に応じて増加する外部ＥＧＲ量を設定する（図８（ｃ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量が一気に増量するようにＥＧＲバルブ１７の開度を全開に設定し、その後、加速に応じて増加する外部ＥＧＲ量になるようにＥＧＲバルブ１７の開度を設定し、その開度に応じた制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。なお、第２の実施の形態に係る急加速時のＥＧＲ制御では、図３（ｂ）に示す外部ＥＧＲマップＯＭ１の各領域に設定される外部ＥＧＲ量に所定量増量したマップを用いて、外部ＥＧＲ量を設定してもよい。
【００５４】
急減速時のＥＧＲ制御では、第１の実施の形態と同様に、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を迅速に減らす制御を行う。そのために、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定減少率より小さいと判定すると、内部ＥＧＲ量を０に設定する（図９（ｂ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量が０になるようにバルブオーバラップ量を設定し、そのバルブオーバラップ量に応じた制御信号を可変バルブタイミング・リフト機構２２に送信する。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の変化率が所定減少率より小さいと判定すると、外部ＥＧＲ量を０に設定する（図９（ｃ）の太線参照）。そして、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量が０になるようににＥＧＲバルブ１７の開度を全閉に設定し、その全閉に応じた制御信号をＥＧＲバルブ１７に送信する。
【００５５】
図１、図２、図８、図９を参照して、エンジン１における第２の実施の形態に係るＥＧＲ制御時の動作について説明する。ここでは、車両の加速時の動作を図１０のフローチャートに沿って説明し、減速時の動作を図１１のフローチャートに沿って説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。図１１は、第２の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、車両の加速時の動作について説明する。図１０に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の増加率が所定増加率以下か否かを判定する（Ｓ３０）。
【００５７】
Ｓ３０にて増加率が所定増加率以下と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加変化に応じて（すなわち、車両の加速に応じて）、減少する内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ３１）（図８（ａ）（ｂ）参照）。すると、加速に応じて、バルブオーバラップ量が徐々に減少し、内部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の増加変化に応じて、増加する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ３２）（図８（ａ）（ｃ）参照）。すると、加速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が大きくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。
【００５８】
一方、Ｓ３０にて増加率が所定増加率より大きいと判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ３３）（図８（ａ）（ｂ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量の減少率が通常制御時の減少率よりも大きくなり、内部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。また、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量を所定量増量設定し、さらに、スロットル開度の増加変化に応じて増加する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ３４）（図８（ａ）（ｃ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に大きくなり、外部ＥＧＲの増加率が通常制御時の増加率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に増加する。急加速時にこのように制御することにより、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。
【００５９】
次に、車両の減速時の動作について説明する。図１１に示すように、エンジンＥＣＵ２では、一定時間毎に、スロットル開度の減少率が所定減少率以上か否かを判定する（Ｓ４０）。
【００６０】
Ｓ４０にて減少率が所定減少率以上と判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少変化に応じて（すなわち、車両の減速に応じて）、増加する内部ＥＧＲ量を設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ４１）（図９（ａ）（ｂ）参照）。すると、減速に応じて、バルブオーバラップ量が徐々に増加し、内部ＥＧＲ量が徐々に増加していく。また、エンジンＥＣＵ２では、スロットル開度の減少変化に応じて、減少する外部ＥＧＲ量を設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ４２）（図９（ａ）（ｃ）参照）。すると、減速に応じて、ＥＧＲバルブ１７の開度が小さくなり、外部ＥＧＲ量が徐々に減少していく。
【００６１】
一方、Ｓ４０にて減少率が所定減少率より小さいと判定した場合、エンジンＥＣＵ２では、内部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した内部ＥＧＲ量に応じて可変バルブタイミング・リフト機構２２を制御する（Ｓ４３）（図９（ａ）（ｂ）参照）。すると、バルブオーバラップ量が急速に減少し、内部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。また、エンジンＥＣＵ２では、外部ＥＧＲ量を０に設定し、設定した外部ＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ１７を制御する（Ｓ４４）（図９（ａ）（ｃ）参照）。すると、ＥＧＲバルブ１７の開度が急速に小さく、外部ＥＧＲの減少率が通常時の減少率よりも大きくなり、外部ＥＧＲ量が急速に減少して０になる。急減速時にこのように制御することにより、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の作用効果を有する。
【００６２】
エンジンＥＣＵ２によれば、車両が急加速の場合、通常制御時よりも内部ＥＧＲ量を迅速に減少させるとともに外部ＥＧＲ量を迅速に増加させるので、高温の排気ガスの影響による異常燃焼を防止でき、ノッキングも引き起こさない。また、エンジンＥＣＵ２によれば、車両が急減速の場合、内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量を共に迅速に減少させるので、空気量に対するＥＧＲ量の割合が大きくなることによる過度の燃焼状態の悪化を防止でき、トルク変動やドライバビリティの悪化も引き起こさない。
【００６３】
特に、第１の実施の形態に係る制御の場合、急加速制御時又は急減速制御時に内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定量を通常制御時から変更するために、急加速用又は急減速用のＥＧＲマップに切り換えるだけの簡単な処理でよい。また、第２の実施の形態に係る制御の場合、急加速制御時又は急減速制御時には内部ＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量の設定量を０にするかあるいは所定量加算するだけの簡単な処理でよい。
【００６４】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００６５】
例えば、本実施の形態では吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングとリフト量を変えることができる可変バルブタイミング・リフト機構により可変バルブ手段を構成したが、吸気バルブ又は排気バルブの一方のバルブの開閉タイミングとリフト量を変えることができる手段でもよいし、開閉タイミング又はリフト量の一方を変えることができる手段でもよい。
【００６６】
また、本実施の形態ではスロットルバルブ開度の変化率で加減速を検出する構成としたが、アクセルペダルの操作量の変化率や吸入空気量の変化率等で検出する構成でもよい、あるいは、車両の加速度を直接検出する構成でもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では内部ＥＧＲ及び外部ＥＧＲをエンジンＥＣＵで制御する構成としたが、ＥＧＲを制御する専用の制御装置等の他の制御装置に構成してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、急な加減速の場合でも、ＥＧＲの排気ガスの影響による過度の燃焼状態の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るエンジンの構成図である。
【図２】本実施の形態に係る負荷状態に対するＥＧＲ量及び外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量とを示すグラフである。
【図３】第１の実施の形態に係る通常制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図４】第１の実施の形態に係る急加速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図５】第１の実施の形態に係る急減速制御時のＥＧＲマップであり、（ａ）が内部ＥＧＲマップであり、（ｂ）が外部ＥＧＲマップである。
【図６】第１の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る加速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【図９】第２の実施の形態に係る減速時のＥＧＲ制御のタイムチャートであり、（ａ）がスロットル開度であり、（ｂ）が内部ＥＧＲ量であり、（ｃ）が外部ＥＧＲ量である。
【図１０】第２の実施の形態に係る加速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る減速時におけるＥＧＲ制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン、２…エンジンＥＣＵ、３…気筒、４…インジェクタ、５…シリンダ、６…ピストン、７…吸気通路、７ａ…サージタンク部、８…点火プラグ、９…排気通路、１０…エアフロセンサ、１１…スロットルバルブ、１２…アクセルポジショニングセンサ、１３…アクセルペダル、１４…スロットルモータ、１５…スロットルポジショニングセンサ、１６…ＥＧＲ通路、１７…ＥＧＲバルブ、１８…吸気バルブ、１９，２１…カム、２０…排気バルブ、２２…可変バルブタイミング・リフト機構、２３…クランクシャフト、２４…回転数センサ
Claims (3)
- 吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整する可変バルブ手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整する可変流量手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
車両の加減速を検出する加減速検出手段を備え、
前記加減速検出手段で検出した加減速に基づいて前記可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び前記可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御し、
前記加減速検出手段で検出した加速が所定加速より大きい場合、前記可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくするとともに前記可変流量手段による外部ＥＧＲ量の増加率を通常制御時よりも大きくすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整する可変バルブ手段と、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量を調整する可変流量手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
車両の加減速を検出する加減速検出手段を備え、
前記加減速検出手段で検出した加減速に基づいて前記可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び前記可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御し、
前記加減速検出手段で検出した減速が所定減速より大きい場合、前記可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量を減量制御するとともに前記可変流量手段による外部ＥＧＲ量の減少率を通常制御時よりも大きくすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記加減速検出手段は、スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段であり、
前記開度検出手段で検出した開度の単位時間当たりの変化量に基づいて前記可変バルブ手段による内部ＥＧＲ量及び前記可変流量手段による外部ＥＧＲ量を増減制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する内燃機関の制御装置。
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