JP6007950B2 - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御システムに関する。

内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、内燃機関の吸気通路内（吸気ポート内）に燃料を噴射する通路内噴射弁と、を備え、ＥＧＲガスの温度が高温となる異常が検出された場合には、通路内噴射弁からの燃料噴射量を増加させることで樹脂部品等の温度上昇を抑制したり、筒内噴射弁からの燃料噴射量を増加させることでノッキングの発生を抑制したりすることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−２７０６６９号公報

ここで、筒内噴射弁からは圧力の高い燃料を噴射するため、該筒内噴射弁から燃料を噴射するときには、大きな作動音が発生する。内燃機関のアイドル運転時には、燃焼騒音等が比較的小さくなるため、筒内噴射弁の作動音が相対的に大きくなり目立ってしまう。このため、内燃機関のアイドル運転時には、筒内噴射弁からは燃料を噴射させず、通路内噴射弁から燃料を噴射させることがある。

ところで、内燃機関にＥＧＲ装置が備わる場合には、ＥＧＲ弁の固着や、又はＥＧＲ弁に異物が噛みこむなどして、該ＥＧＲ弁が全閉にならなくなる場合がある。内燃機関のアイドル運転時には、燃焼状態の悪化を抑制するために、ＥＧＲ弁を全閉にするが、このときにＥＧＲ弁が全閉にならないと、ＥＧＲガスが流れてしまう。しかも、内燃機関のアイドル運転時には、吸気通路側の負圧が大きくなるため、ＥＧＲ弁が少しでも開いていると、多量のＥＧＲガスが流れる。このため、燃焼状態が悪化したり、機関回転速度が低下したりする虞がある。さらに、内燃機関のアイドル運転時にはピストンのスピードが遅いために、空気と燃料との混合が進まず、燃料噴射量を増加させたとしても燃焼状態が悪化する虞もある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の運転状態がＥＧＲ弁を全閉させる運転状態であるにもかかわらず該ＥＧＲ弁が全閉とならない異常がある場合において燃焼状態の悪化を抑制することにある。

上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及びＥＧＲ通路で開閉するＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、
を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以下で且つ前記内燃機関の負荷が所定負荷以下の運転状態であって前記ＥＧＲ弁を全閉させる運転状態である所定の運転状態の場合において、前記ＥＧＲ弁が全閉とならない異常がある場合には、前記異常がない場合よりも、前記通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を少なくし且つ前
記筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くする第一制御、または、前記気筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くする第二制御、の少なくとも一方を実施する制御装置を備える。

所定の運転状態は、ＥＧＲ弁を全閉させる運転状態であって、ＥＧＲ弁を開くと、燃焼状態が悪化する又は悪化する虞のある運転状態である。したがって、所定回転速度及び所定負荷は、ＥＧＲ弁を開くことにより燃焼状態が悪化する又は悪化する虞のある機関回転速度及び機関負荷である。所定の運転状態は、アイドル運転状態、または、アイドル運転状態に近い運転状態としてもよい。このような所定の運転状態においては、ＥＧＲ弁を全閉させることにより、燃焼状態の悪化を抑制している。しかし、所定の運転状態のときには排気通路と吸気通路との差圧が大きいために、ＥＧＲ弁が全閉とならない異常が発生すると、ＥＧＲ弁の開度が例え小さいとしても、多くのＥＧＲガスが流れて、燃焼状態が悪化し得る。

ここで、筒内噴射弁から燃料を噴射させると、燃料の貫徹力により、気筒内でのガス流動を促進させることができる。これにより、空気と燃料との混合を促進させることができるため、燃焼状態の悪化を抑制することができる。すなわち、筒内噴射弁から燃料を噴射させていない場合には、筒内噴射弁から燃料を噴射させることにより、燃焼状態の悪化を抑制できる。また、筒内噴射弁と通路内噴射弁との両方から燃料を噴射させている場合には、筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を増加させ、その分、通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を減少させることにより、燃焼状態の悪化を抑制できる。さらに、筒内噴射弁から噴射される燃料の圧力をより高くすることにより、ガス流動をより促進させることができるため、燃焼状態の悪化を抑制できる。

一方、ＥＧＲ弁が正常に全閉する場合には、筒内噴射弁からの燃料噴射量を減少させたり、または、筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を減少させたりすることにより、騒音を低減することができる。

なお、通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を少なくすることには、通路内噴射弁から燃料を噴射させないことを含むことができる。また、筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くすることには、筒内噴射弁から燃料を噴射させていない状態から燃料を噴射させる状態にすることを含むことができる。

また、前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態の場合であって、前記異常がある場合であったとしても、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が閾値未満の場合には、前記第一制御及び前記第二制御の何れも実施しなくてもよい。

ＥＧＲガス量の閾値は、燃焼状態が悪化するＥＧＲガス量、燃焼状態が悪化する虞のあるＥＧＲガス量、または、燃焼状態の悪化が許容範囲を超えるときのＥＧＲガス量とすることができる。さらに、ＥＧＲガス量の閾値は、機関回転速度の低下が起こるＥＧＲガス量よりも余裕分だけ少ないＥＧＲガス量としてもよい。内燃機関の運転状態が所定の運転状態であり、ＥＧＲガスが気筒内に流れ込んだとしても、燃焼状態が悪化しない場合や、燃焼状態が悪化しても許容範囲内の場合もあるため、このような場合には、筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を増加させないことや、又は、燃料の圧力を高くしないことで、騒音を低減することができる。

また、前記制御装置は、前記第一制御を実施する場合には、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、前記通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を少なくし且つ前記筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くしてもよい。

ここで、内燃機関の運転状態が所定の運転状態の場合には、気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、燃焼状態が悪化し易い。これに対して、筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くするほど、燃焼状態を改善させる効果が大きい。そこで、ＥＧＲガス量が多いほど、筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くすることにより、燃焼状態の悪化の程度に応じた燃料噴射が可能となる。さらに、必要以上に筒内噴射弁から燃料が噴射されることを抑制できるため、騒音を低減することができる。

また、前記制御装置は、前記第二制御を実施する場合には、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、前記気筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くしてもよい。

ここで、内燃機関の運転状態が所定の運転状態の場合には、気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、燃焼状態が悪化し易い。これに対して、筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くするほど、燃焼状態を改善させる効果が大きい。そこで、ＥＧＲガス量が多いほど、筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くすることにより、燃焼状態の悪化の程度に応じた燃料噴射が可能となる。さらに、必要以上に燃料の圧力を高かめることを抑制できるため、騒音を低減することができる。

本発明によれば、内燃機関の運転状態がＥＧＲ弁を全閉させる運転状態であるにもかかわらず該ＥＧＲ弁が全閉とならない異常がある場合において燃焼状態の悪化を抑制することができる。

実施例に係る内燃機関の概略構成を表す図である。 実施例１に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。 アイドル運転時のＥＧＲガス量と、触媒の温度との関係を示した図である。 実施例２に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。 実施例３に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。 高圧燃料ポンプの概略構成を示した図である。 実施例４に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、ガソリン機関である。

気筒２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート３を介して吸気管４が接続されている。吸気ポート３の燃焼室側の端部には吸気弁５が設けられている。一方、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート７を介して、排気管８が接続されている。排気ポート７の燃焼室側の端部には排気弁９が設けられている。なお、本実施例では吸気ポート３または吸気管４が、本発明における吸気通路に相当する。

そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、気筒２内で往復運動を行う。

また、吸気管４の途中には、該吸気管４内を流れる吸気の量を調整するスロットル１６が備えられている。スロットル１６よりも上流の吸気管４には、該吸気管４内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９３が取り付けられている。このエアフローメータ９３により内燃機関１の吸入空気量が検出される。

また、内燃機関１には、排気管８内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気管４へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ弁３２、ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１は、排気管８と、スロットル１６よりも下流の吸気管４と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ弁３２よりも排気管８側に備えられ、該ＥＧＲクーラ３３を通過するＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。ＥＧＲ弁３２には、該ＥＧＲ弁３２の開度を測定する開度センサ３４が取り付けられている。

内燃機関１の近傍の吸気管４には、燃料を吸気ポート３へ向けて噴射する通路内噴射弁８１が取り付けられている。また、内燃機関１には、気筒２内へ燃料を噴射する筒内噴射弁８２が取り付けられている。さらに、内燃機関１には、気筒２内に電気火花を発生させる点火プラグ８３が取り付けられている。

そして、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。なお、本実施例においてはＥＣＵ９０が、本発明における制御装置に相当する。

ここで、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９１およびクランクポジションセンサ９２がＥＣＵ９０と電気的に接続されている。ＥＣＵ９０はアクセル開度センサ９１からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関１に要求される負荷等を算出する。また、ＥＣＵ９０はクランクポジションセンサ９２から内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、機関回転速度を算出する。

一方、ＥＣＵ９０には、ＥＧＲ弁３２、通路内噴射弁８１、筒内噴射弁８２、点火プラグ８３が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。

ここで、内燃機関１のアイドル運転時及びアイドル運転に近い運転状態のとき（すなわち、所定の運転状態のとき）において、ＥＧＲガスを供給すると、燃焼状態が悪化する虞がある。このため、ＥＣＵ９０は、所定の運転状態のときに、ＥＧＲ弁３２を全閉とする。すなわち、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合には、ＥＧＲガスの供給を停止させる。所定の運転状態は、機関回転速度が所定回転速度以下であり、且つ、機関負荷が所定負荷以下の運転状態である。所定回転速度及び所定負荷は、ＥＧＲ弁を開くことにより燃焼状態が悪化する又は悪化する虞のある機関回転速度及び機関負荷である。

さらに、ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁３２が全閉となるように制御しているのにもかかわらず、ＥＧＲ弁３２が全閉でない場合には、ＥＧＲ弁３２に異常が発生していると判定する。ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常には、例えば、ＥＧＲ弁３２が固着により全閉とならない場合、または、ＥＧＲ弁３２が異物を噛み込んで全閉とならない場合が考えられる
。ＥＧＲ弁３２に全閉とならない異常があるか否かは、開度センサ３４による検出値に基づいて判定するほか、吸気管４内の負圧、排気管８内の空燃比、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１内の温度、燃焼変動などに基づいて判定することができる。

ここで、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合には、スロットル１６の開度が小さいために、スロットル１６よりも下流の吸気管４内の圧力が低くなる（負圧が大きくなる）。しかし、ＥＧＲ弁３２が開いていると、スロットル１６よりも下流の吸気管４にＥＧＲガスが流れ込むため、ＥＧＲ弁３２が全閉の場合よりも、吸気管４内の圧力が高くなる（負圧が小さくなる）。したがって、ＥＧＲ弁３２が全閉のときの吸気管４内の圧力と比較して、所定の圧力以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁３２に異常があると判定することができる。ＥＧＲ弁３２が全閉のときの吸気管４内の圧力は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。このような判定を行うためには、スロットル１６よりも下流の吸気管４に、吸気管４内の圧力を検出する圧力センサを設ける。なお、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、スロットル１６よりも下流の吸気管４内の圧力が高くなる（負圧が小さくなる）。

また、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生すると、燃焼変動により、空燃比の変動幅が大きくなる。したがって、ＥＧＲ弁３２が全閉のときの空燃比の変動幅と比較して、所定の幅以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁３２に異常があると判定することができる。空燃比の変動幅は、所定の期間における空燃比の最大値と最小値との差として求めることができる。ＥＧＲ弁３２が全閉のときの空燃比の変動幅は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。このような判定を行うためには、排気管８内の空燃比を検出する空燃比センサを該排気管８に設ける。なお、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、空燃比の変動幅が大きくなる。

また、ＥＧＲ弁３２が全閉の場合には、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１にはＥＧＲガスが流通しない。一方、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生すると、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１にＥＧＲガスが流通する。このため、ＥＧＲ弁３２が全閉の場合よりも、ＥＧＲ弁３２に異常があって開いている場合のほうが、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１の温度が高くなる。したがって、ＥＧＲ弁３２が全閉のときのＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１の温度と比較して、所定の温度以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁３２に異常があると判定することができる。ＥＧＲ弁３２が全閉のときのＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１の温度は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。このような判定を行うためには、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１に、温度を検出する温度センサを設ける。なお、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１内の温度が高くなる。

さらに、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生すると、燃焼変動が大きくなる。したがって、ＥＧＲ弁３２が全閉のときの燃焼変動と比較して、所定の変動以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁に異常があると判定することができる。燃焼変動の差は、機関回転速度の変動差、または、気筒２内の圧力の変動差としもよい。すなわち、燃焼変動により、機関回転速度が変動するため、ＥＧＲ弁３２が全閉のときの機関回転速度の変動幅と比較して、所定の幅以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁３２に異常があると判定することができる。機関回転速度の変動幅は、所定の期間における機関回転速度の最大値と最小値との差として求めることができる。また、燃焼変動により、気筒２内の圧力が変動するため、ＥＧＲ弁３２が全閉のときの気筒２内の圧力の変動幅と比較して、所定の幅以上の差がある場合には、ＥＧＲ弁３２に異常があると判定することができる。気筒２内の圧力の変動幅は、所定の期間における気筒２内の圧力の最大値と最小値との差として求めることができる。ＥＧＲ弁３２が全閉のときの機関回転速度の変動幅または気筒２内の圧力の変動幅
は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。機関回転速度は、クランクポジションセンサ９２により検出できる。また、気筒２内の圧力を検出するには、気筒２に圧力センサを設ける。

そして、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態のときにＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生している場合には、通路内噴射弁８１からの燃料噴射を停止させ、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を実施する。一方、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合において、ＥＧＲ弁３２が全閉であれば、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を実施することにより、騒音を低減することができる。

ここで、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合には、スロットル１６よりも下流の吸気管４内の圧力が低いため（負圧が大きいため）、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生すると、ＥＧＲ弁３２の開度が例え小さくても、多量のＥＧＲガスが気筒２へ流れ込む。さらに、機関回転速度が低いほど、ピストン１５のスピードが遅くなるため、気筒２内のガス流動が小さい。このような状態のときに通路内噴射弁８１から燃料を噴射すると、燃焼状態が悪化して排気中の有害物質が増加し得る。さらには、機関回転速度が低下する虞もある。

一方、筒内噴射弁８２から燃料を噴射すると、燃料の貫徹力により気筒２内のガス流動が促進され、より良好な混合気を形成することができる。これにより、燃焼状態の悪化を抑制し得る。したがって、排気中の有害物質を低減したり、機関回転速度が低下することを抑制したりできる。そこで、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態のときにＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生している場合には、通路内噴射弁８１からの燃料噴射を停止させ、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を実施することで、燃焼状態の悪化や機関回転速度の低下を抑制する。

図２は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に実行される。図２に係る制御は、本発明における第一制御に相当する。

ステップＳ１０１では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態であるか否か判定される。所定の運転状態は、ＥＧＲ弁３２を全閉する運転状態であって、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生した場合において、燃焼状態が悪化する虞のある運転状態として予め設定される。なお、所定の運転状態は、アイドル運転状態としてもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ進む。一方、ステップＳ１０１で否定判定がなされた場合には、本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させる場合には、内燃機関１の運転状態に応じて通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２の少なくとも一方から燃料を噴射させる。

ステップＳ１０２では、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生しているか否か判定される。ここで、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合には、ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁３２が全閉となるように該ＥＧＲ弁３２を操作している。したがって、ステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁３２が開いている場合には、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生していると判定される。ＥＧＲ弁３２に全閉とならない異常があるか否かは、開度センサ３４による検出値に基づいて判定するほか、吸気管４内の負圧、排気管８内の空燃比、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１内の温度、燃焼変動などに基づいて判定することができる。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０３では、筒内噴射弁８２が選択される。筒内噴射弁８２のみから燃料噴
射が行われるため、気筒２内のガス流動を促進させることができる。

一方、ステップＳ１０４では、通路内噴射弁８１が選択される。通路内噴射弁８１のみから燃料噴射が行われるため、騒音を低減できる。

以上説明したように、本実施例によれば、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態のときにＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生している場合には、筒内噴射弁８２のみから燃料を噴射させる。このため、気筒２内にＥＧＲガスが流れ込んだとしても、燃焼状態が悪化することを抑制できる。一方、ＥＧＲ弁３２に異常がない場合には、通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射させることにより、騒音を低減できる。

（実施例２）
実施例１では、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生している場合には、その開度にかかわらず、筒内噴射弁８２のみから燃料を噴射させている。一方、本実施例では、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生している場合であっても、許容範囲内であれば、通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射させる。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。

ここで、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生したとしても、燃焼状態が悪化しなければ、通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射しても問題はない。また、燃焼状態が悪化したとしても許容範囲内の場合もある。そして、問題のない範囲で通路内噴射弁８１を選択することにより、騒音をより低減できる。

ここで、図３は、アイドル運転時のＥＧＲガス量と、触媒の温度との関係を示した図である。触媒は、排気管８に設けられる例えば酸化触媒または三元触媒である。実線は筒内噴射弁８２のみから燃料を噴射した場合を示し、破線は通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射した場合を示している。

ＥＧＲガス量が多くなるほど、燃焼状態が悪化して排気中の未燃燃料が増加するので、触媒の温度が高くなる。本実施例では、図３のＡで示すＥＧＲガス量未満であれば、通路内噴射弁８１から燃料を噴射する。ここで、図３のＢで示すＥＧＲガス量以上では、通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射すると、機関回転速度が低下する。したがって、図３のＢで示すＥＧＲガス量よりも余裕を持たせてＡで示すＥＧＲガス量以上の場合に、筒内噴射弁８２に切り換える。

図４は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図４に係る制御は、本発明における第一制御に相当する。

本フローチャートでは、ステップＳ１０２で肯定判定がなされるとステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であるか否か判定される。閾値Ａは、図３においてＡで示したＥＧＲガス量である。なお、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量を直接検出してもよいが、これに代えて、ＥＧＲガス量と相関関係ある物理量を用いてＥＧＲガス量を推定してもよい。さらに、ＥＧＲガス量と相関関係にある物理量を閾値と比較することで、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であるか否か判定してもよい。

例えば、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲガス量が多くなり、開度センサ３４により検出されるＥＧＲ弁３２の開度が大きくなるため、開度センサ３４により検出され
るＥＧＲ弁３２の開度に閾値を設定し、開度センサ３４により検出されるＥＧＲ弁３２の開度が閾値以上の場合に、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であると判定することができる。なお、ＥＧＲ弁３２の開度と、ＥＧＲガス量との関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。

また、例えば、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲガス量が多くなり、スロットル１６よりも下流の吸気管４内の圧力が高くなる（負圧が小さくなる）ため、吸気管４内の圧力に閾値を設定し、吸気管４内の圧力が閾値以上の場合に、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であると判定することができる。なお、吸気管４内の圧力と、ＥＧＲガス量との関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。

また、例えば、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲガス量が多くなり、燃焼変動が大きくなる。したがって、機関回転速度の変動幅または気筒２内の圧力の変動幅に閾値を設定し、機関回転速度の変動幅または気筒２内の圧力の変動幅が閾値以上の場合に、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であると判定することができる。なお、機関回転速度の変動幅または気筒２内の圧力の変動幅と、ＥＧＲガス量との関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。

また、例えば、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲガス量が多くなり、空燃比の変動が大きくなるため、空燃比の変動幅に閾値を設定し、空燃比の変動幅が閾値以上の場合に、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であると判定することができる。なお、空燃比の変動幅と、ＥＧＲガス量との関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。

また、例えば、ＥＧＲ弁３２の開度が大きいほど、ＥＧＲガス量が多くなり、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１内の温度が高くなる。したがって、この温度に閾値を設定し、この温度が閾値以上の場合に、ＥＧＲガス量が閾値Ａ以上であると判定することができる。なお、ＥＧＲ弁３２よりも吸気管４側のＥＧＲ通路３１内の温度と、ＥＧＲガス量との関係を予め実験またはシミュレーション等により求めることもできる。

そして、ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。

以上説明したように、本実施例によれば、ＥＧＲガス量が許容範囲内であれば、通路内噴射弁８１から燃料を噴射させるため、機関回転速度の低下を抑制しつつ騒音をより低減できる。

（実施例３）
実施例１では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合に、通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２の何れか一方から燃料を噴射させている。一方、本実施例では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合であっても、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２の両方から燃料を噴射させている。さらに、本実施例では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態で且つＥＧＲ弁３２に異常がある場合には、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態で且つＥＧＲ弁３２に異常がない場合よりも、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量を増加させ、その分、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量を減少させる。その他の装置等は、実施例１と同じため説明を省略する。

ここで、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合において、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２の両方から燃料を噴射する場合も考えられる。このような場合であって、ＥＧＲ弁３２に異常がある場合には、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させるこ
とにより、気筒２内のガス流動を促進させることができるため、機関回転速度の低下を抑制できる。筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させるだけだと機関トルクが増大してしまうため、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量を減少させる。筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させるためには、燃料の噴射時間を延長するか、又は、燃料の噴射圧を増加させるかの少なくとも一方を実施すればよい。

ＥＣＵ９０は、エアフローメータ９３により検出される吸入空気量に基づいて、内燃機関１に供給する燃料の総量（以下、総燃料噴射量という。）を算出する。総燃料噴射量は、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量と、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量との和である。そして、ＥＣＵ９０は、総燃料噴射量を、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、に振り分ける。以下では、ＥＧＲ弁３２が正常の場合の、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、の比率を正常時噴射比率と称し、さらに、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生した場合の、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、の比率を異常時噴射比率と称する。正常時噴射比率は、予め設定されている。異常時噴射比率は、正常時噴射比率と比較して、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量が多くなり、且つ、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量が少なくなるように設定される。異常時噴射比率と正常時噴射比率とでどちらを選択しても、総燃料噴射量は同じである。異常時噴射比率及び正常時噴射比率は、最適値を夫々実験またはシミュレーション等により求めることができる。

図５は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図５に係る制御は、本発明における第一制御に相当する。

本フローチャートでは、ステップＳ２０１で肯定判定がなされるとステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、の比率が異常時噴射比率に設定される。一方、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合またはステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２では、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、の比率が正常時噴射比率に設定される。

なお、図５に示したフローチャートでは、ステップＳ２０１を省略することもできる。この場合、ステップＳ１０２で肯定判定がなされるとステップＳ３０１へ進み、一方、否定判定がなされるとステップＳ３０２へ進む。

このように、本実施例によれば、ＥＧＲ弁が全閉とならない異常が発生した場合に、総燃料噴射量に対する、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量の比を高くするために、燃焼状態の悪化を抑制することができる。一方、ＥＧＲ弁３２が正常の場合には、総燃料噴射量に対する、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量の比が相対的に低くなるため、騒音を低減できる。

なお、本実施例では、ステップＳ３０１において、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量に応じて、通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量と、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量と、の比率を変化させてもよい。この場合、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が多くなるほど、筒内噴射弁８２から噴射させる燃料の量を多くし且つ通路内噴射弁８１から噴射させる燃料の量を少なくする。すなわち、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が多くなるほど、総燃料噴射量に対する筒内噴射弁８２からの燃料噴射量の比を高くしてもよい。
この場合であっても、ステップＳ２０１を省略することもできる。気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が多くなるほど、燃焼状態が悪化し易くなるため、これに合わせて筒内噴射弁８２からの燃料噴射量の比を高くすることにより、燃焼状態が悪化することを抑制できる。また、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が少ないほど、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を減少させることにより、騒音を低減できる。気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量と、異常時噴射比率との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。

（実施例４）
本実施例では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合に、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２の両方から燃料を噴射している。さらに、本実施例では、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生した場合に、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧を増加させる。この場合、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量が変化しないようにしてもよいし、総燃料噴射量に対する筒内噴射弁８２からの燃料噴射量の比を高くしてもよい。筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧を増加させることにより、気筒２内のガス流動が促進されるため、燃料噴射量を増加させなくても、燃焼状態が悪化することを抑制できる。また、筒内噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させつつ、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧を増加させてもよい。なお、本実施例では、内燃機関１の運転状態が所定の運転状態の場合に、筒内噴射弁８２のみから燃料を噴射してもよい。

筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧は、周知の高圧燃料ポンプを用いることにより変更することができる。図６は、高圧燃料ポンプ５０の概略構成を示した図である。高圧燃料ポンプ５０には、燃料を加圧するための加圧室５１が設けられている。加圧室５１には、入口側燃料通路５２及び出口側燃料通路５３が通じている。入口側燃料通路５２には、低圧燃料ポンプから吐出される燃料が流通する。出口側燃料通路５３の下流側には、筒内噴射弁８２が接続されている。図６において矢印の方向に燃料が流れる。

加圧室５１の入口側には、ＥＣＵ９０からの信号により開閉する電磁スピル弁５４が備わる。また、加圧室５１には、カムの作用により上下に移動するプランジャ５５が備わる。プランジャ５５が下がることで燃料を加圧室５１に吸入し、プランジャ５５が上がることにより加圧室５１内の燃料を加圧している。プランジャ５５が上がるときに電磁スピル弁５４が開いていると、入口側燃料通路５２に燃料が逆流するため、燃料の噴射圧は高くならない。プランジャ５５が上がる途中において電磁スピル弁５４を閉じた時点から燃料の加圧が始まる。そして、プランジャ５５が上がる途中において電磁スピル弁５４を閉じる時期を調整することで、燃料の噴射圧を調整することができる。例えば、電磁スピル弁５４を閉じる時期を早くするほど、燃料の噴射圧はより高くなる。なお、燃料の噴射圧は他の機構により調整することもできる。

図７は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図７に係る制御は、本発明における第二制御に相当する。

本フローチャートでは、ステップＳ２０１で肯定判定がなされるとステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧が、異常時噴射圧に設定される。異常時噴射圧は、後述する正常時噴射圧と比較して高い圧力であり、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生したときに設定される圧力である。一方、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合またはステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、ステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２では、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧が、正常時噴射圧に設定される。正常時噴射圧は、異常時噴射圧よりも低い圧力であっ
て、ＥＧＲ弁３２が正常の場合に設定される圧力である。なお、異常時噴射圧及び正常時噴射圧は、最適値を予め実験またはシミュレーション等により求めておく。

なお、図７に示したフローチャートでは、ステップＳ２０１を省略することもできる。この場合、ステップＳ１０２で肯定判定がなされるとステップＳ４０１へ進み、一方、否定判定がなされるとステップＳ４０２へ進む。

このように、本実施例によれば、ＥＧＲ弁３２が全閉とならない異常が発生した場合に、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧を高くするために、燃焼状態の悪化を抑制することができる。一方、ＥＧＲ弁３２が正常の場合には、筒内噴射弁８２における燃料の噴射圧が相対的に低くなるため、騒音を低減できる。

本実施例では、ステップＳ４０１において、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量に応じて異常時噴射圧を変化させてもよい。この場合、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が多くなるほど、異常時噴射圧を高くしてもよい。この場合であっても、ステップＳ２０１を省略することもできる。気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が多くなるほど、燃焼状態が悪化し易くなるため、これに合わせて筒内噴射弁８２から噴射する燃料の圧力を高くすることにより、燃焼状態が悪化することを抑制できる。また、気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量が少ないほど、筒内噴射弁８２から噴射する燃料の圧力を低くすることにより、騒音を低減できる。気筒２内に流れ込むＥＧＲガス量と、異常時噴射圧との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気ポート
４ 吸気管
５ 吸気弁
７ 排気ポート
８ 排気管
９ 排気弁
１６ スロットル
３０ ＥＧＲ装置
３１ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
３３ ＥＧＲクーラ
３４ 開度センサ
８１ 通路内噴射弁
８２ 筒内噴射弁
８３ 点火プラグ
９０ ＥＣＵ
９１ アクセル開度センサ
９２ クランクポジションセンサ
９３ エアフローメータ

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
   前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
   前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路及びＥＧＲ通路で開閉するＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、
   を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
   前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の回転速度が所定回転速度以下で且つ前記内燃機関の負荷が所定負荷以下の運転状態であって前記ＥＧＲ弁を全閉させる運転状態である所定の運転状態の場合において、前記ＥＧＲ弁が全閉とならない異常がある場合には、前記異常がない場合よりも、前記通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を少なくし且つ前記筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くする第一制御、または、前記気筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くする第二制御、の少なくとも一方を実施する制御装置を備える内燃機関の制御システム。
2. 前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態が前記所定の運転状態の場合であって、前記異常がある場合であったとしても、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が閾値未満の場合には、前記第一制御及び前記第二制御の何れも実施しない請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
3. 前記制御装置は、前記第一制御を実施する場合には、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、前記通路内噴射弁から噴射させる燃料の量を少なくし且つ前記筒内噴射弁から噴射させる燃料の量を多くする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
4. 前記制御装置は、前記第二制御を実施する場合には、前記気筒内に流れ込むＥＧＲガス量が多いほど、前記気筒内噴射弁から噴射させる燃料の圧力を高くする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。

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