JP6390543B2

JP6390543B2 - 内燃機関の運転制御装置

Info

Publication number: JP6390543B2
Application number: JP2015149773A
Authority: JP
Inventors: 一宣戸井田; 翔冨田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP2017031822A

Description

本発明は、相互に異なるカムプロフィールを持った複数のカムローブを選択的に切り替える可変動弁装置と、ＥＧＲ制御弁を含むＥＧＲ装置とが組み込まれた内燃機関の運転制御装置に関する。

車両の運転状態に応じて内燃機関の出力特性などを最適化させるため、動弁、すなわち吸気弁および／または排気弁の開閉時期やリフト量を変更し得る可変動弁装置が知られている。このうち、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムローブと、これら複数のカムローブがそれぞれ当接する複数のロッカーアームとを選択的に機能させるようにした可変動弁装置は、比較的低コストにてエンジンシステムを構成することができるという利点がある。

一方、近年の圧縮点火式の内燃機関においては、燃料の燃焼により生成する窒素酸化物や煤の量を抑制するため、圧縮比を下げる設計を行う傾向にある。しかしながら、内燃機関の圧縮比を下げると、圧縮行程終了時の燃焼室の温度が低下するため、燃料の着火性が悪化して未燃物質の排出が増加するようになる。このため、特にエンジンの冷態始動時のように、燃料の着火性が低下する情況においては、燃焼室の温度を上昇させる必要が生ずる。そこで、上述した可変動弁装置を用いて吸気行程中に排気弁を一時的に開閉して吸気と共に高温の排気を燃焼室に導き、燃焼室の温度を高めることによって未燃成分を低減させるようにした、いわゆる内部ＥＧＲの技術が特許文献１などで提案されている。

燃焼室の温度を上昇させるためには、内部ＥＧＲの量を増大させることが有効であるが、内部ＥＧＲの量が多すぎると燃焼室に導かれる酸素の量が相対的に少なくなって燃料の燃焼性が悪化する。このため、内部ＥＧＲの量を適切な量に調整する必要があり、可変動弁装置と組み合わせた内部ＥＧＲ量の調整は、例えば特許文献２に開示されているように、燃焼室の圧力に対して背圧となる排気通路を流れる排気の圧力を制御することによって達成される。より具体的には、排気ブレーキ装置などの排気絞り弁や、排気タービン式過給機の排気タービンに付設された可変ノズルベーンなどの開度を調整することによって、内部ＥＧＲの量を適切に制御することが可能となる。

特開２００６−１４４７３７号公報特開平４−９１３５８号公報

相互に異なるカムプロフィールを持つ複数のカムローブを選択的に用いて内部ＥＧＲ量を制御するようにした内燃機関においては、カムローブの切り替え時に内部ＥＧＲの量が急変して内燃機関の燃焼状態が悪化する場合がある。特に、可変動弁装置が内部ＥＧＲ量の多いモードから内部ＥＧＲ量の少ないモードへと切り替えられ、同時にＥＧＲ装置によって、外部ＥＧＲの導入が行われる運転領域へと移行すると、燃焼室に取り込まれるＥＧＲ量の変化が極めて大きくなる。このため、内燃機関の燃焼状態が一時的に悪化してしまう可能性がある。しかも、ＥＧＲ装置は、排気管と吸気管とに接続するＥＧＲ管によって画成されるＥＧＲ通路の存在により、ＥＧＲ制御弁が開弁したとしても排気通路に介在する排気の一部が吸気通路へと導かれるまでに時間が掛かり、制御上の応答遅れが本質的に発生する。

この応答遅れを回避するため、可変動弁装置が内部ＥＧＲ量の多いモードから内部ＥＧＲ量の少ないモードへと切り替える際に、モードの切り替えに先立って外部ＥＧＲの導入を開始することも考えられている。しかしながら、可変動弁装置が内部ＥＧＲ量の多いモードにて作動中に外部ＥＧＲの導入を開始すると、排気圧の低下に伴って内部ＥＧＲ量が減少してしまうという不具合が生ずる。特に、排気タービン式過給機の可変ノズルベーンが全閉となる車両の加速時など、背圧をさらに上昇させることができない運転状態の場合、内部ＥＧＲの量の減少に伴って筒内温度が低下し、燃料の着火性が悪化してしまう可能性があった。

本発明の目的は、カムローブを切り替えて内部ＥＧＲを主体とする運転領域から外部ＥＧＲを主体とする運転領域へと移行させる際に、内燃機関の燃焼状態の悪化を回避し得る運転制御装置を提供することにある。

本発明による内燃機関の運転制御装置は、内部ＥＧＲ量が多い第１のモードまたはこの第１のモードよりも内部ＥＧＲ量が少ない第２のモードに変更可能な可変動弁装置と、吸気通路および排気通路に連通するＥＧＲ通路を開閉して外部ＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ制御弁を有するＥＧＲ装置と、開度を変更可能な可変ノズルベーンが付設された排気タービンを有する過給機とが組み込まれた内燃機関の運転制御装置であって、
前記可変動弁装置のモードの切り替えと、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ制御弁による外部ＥＧＲ量と、前記過給機の可変ノズルベーンの開度とを運転状態に応じて制御する制御手段を具え、この制御手段は
前記可変動弁装置を第１のモードから第２のモードへと切り替える際に、第１のモードでの前記可変動弁装置の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ所定の内部ＥＧＲ量が確保されるように前記過給機の可変ノズルベーンの開度を制御した後、前記可変動弁装置を第２のモードに切り替える第１の制御パターンと、
前記可変動弁装置を第１のモードから第２のモードへと切り替える際に、第１のモードでの前記可変動弁装置の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ前記過給機の可変ノズルベーンの開度を最小にすると共に膨張行程にて燃料を後噴射してこれを燃焼室で燃焼させた後、前記可変動弁装置を第２のモードに切り替える第２の制御パターンと
を選択的に実行し、前記第１の制御パターンは、可変ノズルベーンを設定した開度にて所定の内部ＥＧＲ量を確保することができる場合に選択され、前記第２の制御パターンは、可変ノズルベーンの開度を最小にしても所定の内部ＥＧＲ量を確保することができない場合に選択されることを特徴とするものである。

本発明においては、可変ノズルベーンの開度を最小にしても所定の内部ＥＧＲ量を確保することができない場合、可変ノズルベーンの開度を最小にしたまま外部ＥＧＲの導入を開始すると共に膨張行程にて燃料を後噴射し、これを燃焼室にて燃焼させる。これにより、内部ＥＧＲ量の不足に伴って発生する燃焼室の温度低下が抑制される。

なお、本発明において「可変ノズルベーンの開度を最小にする」という意味は、可変ノズルベーンの開度を０％にするだけではなく、何らかの原因で可変ノズルベーンの開度を目標とする開度まで小さくすることができない場合も含まれることに注意されたい。例えば、スラッジなどの付着により可変ノズルベーンの開度を３０％以下にすることができない状態となっている場合において、目標とする開度が２０％の場合、可変ノズルベーンの開度を３０％にすることは「可変ノズルベーンの開度を最小にする」ことを意味する。

本発明の内燃機関の運転制御装置によると、可変動弁装置を内部ＥＧＲ量が多い第１のモードから、内部ＥＧＲ量が少ない第２のモードへと切り替える際、第１のモード中に外部ＥＧＲの導入を開始するので、ＥＧＲ量の急変による燃焼の悪化を回避することができる。また、可変ノズルベーンの開度を最小にしても所定の内部ＥＧＲ量の確保が困難な場合、可変ノズルベーンの開度を最小にしたまま膨張行程にて燃料を後噴射し、これを燃焼室で燃焼させることにより、燃焼室を高温に維持することができる。結果として、筒内温度の低下に伴う燃料の着火性の低下が阻止され、カムローブの切り替え前に外部ＥＧＲを導入することによる燃焼状態の悪化も抑制することが可能となる。

本発明を圧縮点火方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。図１に示す実施形態の主要部の制御ブロック図である。図１に示した実施形態におけるクランク角位相と排気弁の開弁リフト量との関係を表すグラフである。図１に示した実施形態におけるエンジン回転速度と燃料噴射量と可変動弁装置の各モードとの関係を模式的に表すマップである。図１に示す実施形態おいて、エンジン回転速度と燃料噴射量と目標ＥＧＲ率との関係を模式的に表すマップである。図１に示す実施形態における制御手順を表すフローチャートである。

本発明による内燃機関の運転制御装置を圧縮点火方式の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類などもその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。

本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油またはバイオ燃料あるいはこれらの混合燃料を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。

燃焼室１０ａにそれぞれ臨む吸気ポート１２ａおよび排気ポート１２ｂが形成されたシリンダーヘッド１２には、吸気ポート１２ａを開閉する吸気弁１３ａおよび排気ポート１２ｂを開閉する排気弁１３ｂを含む可変動弁装置１３が組み込まれている。燃焼室１０ａの上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１は、吸気弁１３ａおよび排気弁１３ｂに挟まれるようにシリンダーヘッド１２に組み付けられている。

燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射時期は、運転者によるアクセルペダル１４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ１５により制御される。アクセルペダル１４の踏み込み量は、アクセル開度センサー１６によりアクセル開度として検出され、その出力値がＥＣＵ１５に出力される。

ＥＣＵ１５は、周知のマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１５は、上述したアクセル開度センサー１６や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１５ａと、燃料噴射設定部１５ｂと、燃料噴射弁駆動部１５ｃとを有する。燃料噴射設定部１５ｂは、運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１５ｃは、燃料噴射設定部１５ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の作動を制御する。

可変動弁装置１３は、車両の運転状態に応じた好ましい出力特性が得られるように、予め設定されたプログラムに従い、油圧などを利用して吸／排気弁１３ａ，１３ｂの開閉時期や開弁ストロークを変更し得るものである。より具体的には、異なるカムプロフィールを持つ複数のカムローブと、これら複数のカムローブがそれぞれ当接する複数のロッカーアームとを含み、これらが選択的に機能するようになっており、例えば特開２００７−２６６８号公報などで周知の通りである。また、本実施形態における可変動弁装置１３は、少なくとも排気弁１３ｂに関して図３に示すような開弁リフト量が得られるように構成されている。すなわち、排気弁１３ｂにおいては、エンジン１０の低負荷低回転領域にて選択される着火性向上モードと、それ以外の領域にて選択される通常モードとに図示しない電磁開閉弁を介して切り替え可能である。着火性向上モードは図３中、実線および破線で示されている。すなわち、ピストン１７の排気行程にて排気弁１３ｂを開閉した直後に再度吸気行程にてこれを一時的に開閉することにより、高温の排気の一部を燃焼室１０ａに導き、吸気温を昇温させることによって燃料の着火性を向上させることを意図している。エンジン１０の低負荷低回転領域以外の領域にて選択される通常モードは図３中、実線のみで示され、ピストン１７の排気行程にて排気弁１３ｂを開閉させるだけである。

上述した着火性向上モードが、本発明における内部ＥＧＲ量が多いモードに対応し、通常モードが本発明における内部ＥＧＲ量が少ないモードに対応する。本発明の対象となる可変動弁装置１３として、吸気弁１３ａの開弁時期と排気弁１３ｂの閉弁時期とが重なり合う、いわゆるオーバーラップ期間が異なるカムプロフィールを持つものを採用することも可能である。

なお、膨張行程の一部から排気行程および吸気行程を経て圧縮行程の一部までを示す図３に示す開弁リフト量はあくまで一例であり、要求される特性に応じて任意の開弁リフト曲線を設定することが可能である。

着火性向上モードおよび通常モードの選択は、エンジン１０が作動中の場合、エンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいてＥＣＵ１５のモード選択部１５ｄに記憶された図４に示す如きマップから読み出され、電磁開閉弁駆動部１５ｅに出力される。ただし、冷態始動時などのように、冷却水温Ｔ_Wが予め設定した暖機完了閾値Ｔ_WHよりも低い場合には、着火性向上モードが選択されるようになっている。電磁開閉弁駆動部１５ｅは、モード選択部１５ｄにて選択されたモードとなるように、可変動弁装置１３に対して圧油の給排を行う。

シリンダーヘッド１２の吸気ポート１２ａに接続する吸気管１８は、吸気ポート１２ａと共に吸気通路１８ａを画成する。吸気管１８の上流側には、エアーフローメーター１９が取り付けられ、これによって検出された吸気流量に関する情報がＥＣＵ１５に出力される。ＥＣＵ１５の燃料噴射設定部１５ｂは、エアーフローメーター１９からの検出情報などに基づき、燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量の補正も行う。エアーフローメーター１９よりも下流側の吸気管１８には、吸気通路１８ａの開度を変更するためのスロットル弁２０とこれを駆動するためのスロットルアクチュエーター２１とが設けられている。

先のＥＣＵ１５は、スロットル開度設定部１５ｆと、スロットル弁駆動部１５ｇとをさらに有する。スロットル開度設定部１５ｆは、アクセル開度センサー１６からのアクセル開度情報に加え、先の運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいてスロットル弁２０の開度を設定する。スロットル弁駆動部１５ｇは、このスロットル弁２０がスロットル開度設定部１５ｆにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター２１の作動を制御する。

ピストン１７が往復動するシリンダーブロック２２には、水温センサー２３と、クランク角センサー２４とが取り付けられている。水温センサー２３は、燃焼室１０ａを囲むようにシリンダーブロック２２に形成された水ジャケット２２ａ内を流れる冷却水の温度を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。クランク角センサー２４は、連接棒２５を介してピストン１７が連結されるクランク軸２６の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。ＥＣＵ１５は、水温センサー２３からの情報に基づいて暖機運転の必要性の有無などを把握し、クランク角センサー２４からの情報に基づいてクランク軸２６の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。

排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される排気管２７は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２７ａを画成する。このエンジン１０には、排気通路２７ａを流れる排気の一部を吸気通路１８ａへと導くＥＧＲ装置２８と、排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２９と、排気浄化装置３０とが組み込まれている。

冷態始動時にエンジン１０の暖機を促進させ、また排気中に含まれるＮＯ_X、すなわち窒素酸化物の発生量を抑制するためのＥＧＲ装置２８は、ＥＧＲ通路３１ａを画成するＥＧＲ管３１と、ＥＧＲ制御弁３２とを具えている。ＥＧＲ通路３１ａは、後述する過給機２９の排気タービン２９ｂと図示しない排気マニホールドとの間の排気通路２７ａに一端が連通すると共に他端がスロットル弁２０と図示しない吸気マニホールドとの間の吸気通路１８ａに連通している。ＥＧＲ制御弁３２は、吸気通路１８ａとＥＧＲ通路３１ａとの接続部分に近接したＥＧＲ通路３１ａの一端側に配され、ＥＣＵ１５によりその作動が制御される。より具体的には、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３１ａから吸気通路１８ａへと還流される排気の流量、すなわち外部ＥＧＲ量が制御される。

ＥＣＵ１５は、ＥＧＲ率設定部１５ｈと、ＥＧＲ制御弁駆動部１５ｉとをさらに有する。ＥＧＲ率設定部１５ｈは、車両の運転状態に基づいて燃焼室１０ａ内に還流すべきＥＧＲ率を設定する。本実施形態では、エンジン回転速度と燃料噴射量とに関係付けた図５に示す如きマップをＥＧＲ率設定部１５ｈが記憶しており、基本的にはエンジン回転速度が低いほど、また燃料噴射量が少ないほどＥＧＲ率が高く設定される。また、このＥＧＲ率は、水温センサー２３によって検出される冷却水温Ｔ_Wに基づいて補正され、冷却水温Ｔ_Wが高くなるほどＥＧＲ率が低くなるように補正される。ＥＧＲ制御弁駆動部１５ｉは、この補正されたＥＧＲ率となるように、吸気圧と排気圧との比に基づいてＥＧＲ制御弁３２の開度をデューティー制御する。

このため、吸気管１８には、この吸気管１８およびＥＧＲ管３１の接続部分と吸気マニホールドとの間の吸気通路８ａの圧力を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する吸気圧センサー３３が取り付けられている。また、排気管２７には、この排気管２７およびＥＧＲ管３１の接続部分と排気タービン２９ｂとの間の排気通路２７ａの圧力を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する排気圧センサー３４が取り付けられている。

なお、車両の運転状態がＥＧＲ運転領域外にある場合、ＥＧＲ率設定部１５ｈはＥＧＲ制御弁３２の開度を０％に設定し、ＥＧＲ通路３１ａを閉止した状態に維持する。また、上述したＥＧＲ率を吸気温や排気温，吸気量，吸気圧，排気圧などの情報に基づいて算出することも可能である。

過給機２９は、エアーフローメーター１９とスロットル弁２０との間に位置する吸気管１８と、排気管２７およびＥＧＲ管３１の接続部分と排気浄化装置３０との間に位置する排気管２７とに跨がるように配されている。この過給機２９は、コンプレッサー２９ａとこのコンプレッサー２９ａと一体に回転する排気タービン２９ｂとで主要部が構成されている。本実施形態における排気タービン２９ｂは、車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１５によりベーンアクチュエーター３５を介してその開度が最小から最大まで制御される図示しない可変ノズルベーンを具えている。つまり、ベーンアクチュエーター３５を作動して可変ノズルベーンの開度を変更することにより、排気の運動エネルギーの利用効率を変え、結果として吸気圧力を変更することができる。このため、本実施形態におけるＥＣＵ１５は、ベーン開度設定部１５ｊと、可変ノズルベーン駆動部１５ｋとをさらに有する。ベーン開度設定部１５ｊは、車両の運転状態に基づいて過給機２９の可変ノズルベーンの開度δを設定する。本実施形態における過給機２９の可変ノズルベーンは、可変動弁装置１３が着火性向上モードにて作動中の場合に内部ＥＧＲ量を適正に調整するためにも用いられる。この場合、吸気圧と排気圧とがあらかじめ設定した一定の差圧となるように、可変ノズルベーンの開度δが設定される。このため、ベーン開度設定部１５ｊには、吸気圧と排気圧と可変ノズルベーンの開度δとを関係付けたマップが記憶されており、吸気圧と排気圧とに基づいて適正な可変ノズルベーンの開度δを読み出し、これを可変ノズルベーン駆動部１５ｋに出力する。可変ノズルベーン駆動部１５ｋは、このベーン開度設定部１５ｊにて設定された開度δとなるように、ベーンアクチュエーター３５を介して可変ノズルベーンを駆動する。

なお、過給機２９のコンプレッサー２９ａとスロットル弁２０との間の吸気通路１８ａには、インタークーラー３６が組み込まれている。高温の排気にさらされる排気タービン２９ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー２９ａを介して加熱される吸気温度をこのインタークーラー３６によって低下させ、燃焼室１０ａに流入する吸気の充填密度を高めることができる。

燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置３０は、過給機２９の排気タービン２９ｂよりも下流側の排気通路２７ａに配されている。

ＥＣＵ１５は、アクセル開度センサー１６，エアーフローメーター１９，水温センサー２３，クランク角センサー２４，吸気圧センサー３３，排気圧センサー３４などからの検出情報に基づき、エンジン１０の運転状態を把握する。そして、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，可変動弁装置１３，スロットルアクチュエーター２１，ＥＧＲ制御弁３２，ベーンアクチュエーター３５などの作動を制御する。特に、本実施形態におけるＥＣＵ１５は、可変動弁装置１３を第１のモードから第２のモードへと切り替える際に、以下の２つの制御パターンを選択的に実行する。

第１の制御パターン：第１のモードでの可変動弁装置１３の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ所定の内部ＥＧＲ量が確保されるように、過給機２９の可変ノズルベーンの開度を制御した後、可変動弁装置１３を第２のモードに切り替える。

第２の制御パターン：第１のモードでの可変動弁装置１３の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ過給機２９の可変ノズルベーンの開度を最小にし、膨張行程にて燃料を後噴射してこれを燃焼室１０ａで燃焼させた後、可変動弁装置１３を第２のモードに切り替える。

第１の制御パターンは、可変ノズルベーンの開度を設定した開度δに制御して所定の内部ＥＧＲ量を確保することができる場合に選択される。また、第２の制御パターンは、可変ノズルベーンの開度を最小にしても所定の内部ＥＧＲ量を確保することができない場合に選択される。可変ノズルベーンの開度を最小にしても所定の内部ＥＧＲ量を確保することができない場合、筒内温度が低下して燃料の着火性が悪化するので、ピストン１７の膨張行程にて燃料の後噴射を行い、燃料を燃焼室１０ａにて燃焼させる。これによって、筒内温度の低下を阻止して燃料の着火性の悪化を阻止することができる。

図６を用いてこのような本実施形態におけるエンジン１０の制御手順を説明すると、まずＳ１１のステップにてフラグがセットされているか否かを判定する。最初はフラグがセットされていないので、Ｓ１２のステップに移行して今度は冷却水温Ｔ_Wが暖機完了閾値Ｔ_WH以上であるか否かを判定する。ここで冷却水温Ｔ_Wが暖機完了閾値Ｔ_WH以上であると判断した場合には、Ｓ１３のステップに移行して現在の運転状態が通常モード運転領域にあるか否かを判定する。ここで現在の運転状態が通常モード運転領域にあると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行して可変動弁装置１３が通常モードとなるようにする。次いで、Ｓ１５のステップにてエンジン１０の負荷に応じた外部ＥＧＲ率となるようにＥＧＲ装置２８のＥＧＲ制御弁３２を制御した後、Ｓ１１のステップに戻る。

先のＳ１２のステップにて冷却水温Ｔ_Wが暖機完了閾値Ｔ_WH未満であると判断した場合には、Ｓ１６のステップに移行して可変動弁装置１３が着火性向上モードとなるようにし、さらにフラグをセットした後、Ｓ１１のステップに戻る。また、Ｓ１３のステップにて現在の運転状態が通常モード運転領域にないと判断した場合も同様に、Ｓ１６のステップに移行して可変動弁装置１３を着火性向上モードにすると共にフラグをセットした後、Ｓ１１のステップに戻る。

一方、Ｓ１１のステップにてフラグがセットされている、すなわち可変動弁装置１３が着火性向上モードとなっていると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行して冷却水温Ｔ_Wがモード判定閾値Ｔ_WL以上であるか否かを判定する。ここで冷却水温Ｔ_Wがモード判定閾値Ｔ_WL以上であると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行して現在の運転状態が通常モード運転領域にあるか否かを判定する。ここで現在の運転状態が通常モード運転領域にある、すなわち可変動弁装置１３を通常モードへと切り替える必要があると判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行してＥＧＲ装置２８のＥＧＲ制御弁３２により外部ＥＧＲの導入を開始し、フラグをリセットする。次いで、吸気圧センサー３３および排気圧センサー３４からの情報に基づき、所定の内部ＥＧＲ量に対応したベーン開度δをＳ２０のステップにて設定する。そして、設定したベーン開度δへと可変ノズルベーンを駆動した場合に所定の内部ＥＧＲ量を確保することができるか否かをＳ２１のステップにて判定する。ここで可変ノズルベーンを設定ベーン開度δに制御した場合に所定の内部ＥＧＲ量を確保することができる、すなわち設定されたベーン開度δが最小以上であると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行して可変ノズルベーンの開度を設定ベーン開度δに制御する。しかる後、Ｓ１４のステップに移行して可変動弁装置１３を通常モードに切り替え、Ｓ１５のステップにてＥＧＲ装置２８のＥＧＲ制御弁３２を運転状態に応じて制御しつつＳ１１のステップに戻る。

Ｓ２１のステップにて可変ノズルベーンをベーン開度δに設定しても所定の内部ＥＧＲ量を確保できない、すなわちベーン開度δを最小にしても所定の内部ＥＧＲ量の確保が不可能であると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行する。そして、ベーン開度δを最小に設定したまま燃料の後噴射を行い、内部ＥＧＲ量の不足に起因する筒内温度の低下を後噴射による筒内での燃料の燃焼によって補償した後、Ｓ１４のステップに移行して可変動弁装置１３を通常モードに切り替える。

先のＳ１７のステップにて冷却水温Ｔ_Wがモード判定閾値Ｔ_WL未満であると場合には、冷却水温Ｔ_Wがモード判定閾値Ｔ_WL以上となるまで、このＳ１７のステップを繰り返す。また、Ｓ１８のステップにて現在の運転状態が通常モードの運転領域にないと判断した場合には、再びＳ１７のステップに戻り、冷却水温Ｔ_Wがモード判定閾値Ｔ_WL以上となって通常モードの運転領域に移行するまで、これらＳ１７，Ｓ１８のステップを繰り返す。

上述した実施形態では、車両の運転状態が着火性向上モードの運転領域から通常モードの運転領域に移行した時点で、第１または第２の制御パターンを実行した後、可変動弁装置１３を着火性向上モードから通常モードに切り替えている。このため、第１または第２の制御パターンを実行する分だけ着火性向上モードから通常モードへの可変動弁装置１３の切り替え時期が遅れる傾向を持つ。このようなタイムラグを回避するため、着火性向上モードの運転領域と通常モードの運転領域との境界線を図４中の破線で示すように着火性向上モードの運転領域側にずらすことが有効である。この場合、実線で示す着火性向上モードの運転領域と通常モードの運転領域との境界線は、可変動弁装置１３が通常モードから着火性向上モードへと切り替わる場合の境界線となる。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０エンジン
１３可変動弁装置
１５ＥＣＵ
１５ａ運転状態判定部
１５ｂ燃料噴射設定部
１５ｄモード選択部
１５ｈＥＧＲ率設定部
１５ｊベーン開度設定部
１８ａ吸気通路
２７ａ排気通路
２８ＥＧＲ装置
２９ (排気タービン式)過給機
２９ｂ排気タービン
３１ａＥＧＲ通路
３２ＥＧＲ制御弁
３５ベーンアクチュエーター

Claims

内部ＥＧＲ量が多い第１のモードまたはこの第１のモードよりも内部ＥＧＲ量が少ない第２のモードに変更可能な可変動弁装置と、
吸気通路および排気通路に連通するＥＧＲ通路を開閉して外部ＥＧＲ量を調整するためのＥＧＲ制御弁を有するＥＧＲ装置と、
開度を変更可能な可変ノズルベーンが付設された排気タービンを有する過給機と
が組み込まれた内燃機関の運転制御装置であって、
前記可変動弁装置のモードの切り替えと、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ制御弁による外部ＥＧＲ量と、前記過給機の可変ノズルベーンの開度とを運転状態に応じて制御する制御手段を具え、この制御手段は
前記可変動弁装置を第１のモードから第２のモードへと切り替える際に、第１のモードでの前記可変動弁装置の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ、着火性の低下を阻止するのに足りる所定の内部ＥＧＲ量を確保するために、吸気圧と排気圧とがあらかじめ設定した一定の差圧になるように前記過給機の可変ノズルベーンの開度を制御した後、前記可変動弁装置を第２のモードに切り替える第１の制御パターンと、
前記可変動弁装置を第１のモードから第２のモードへと切り替える際に、第１のモードでの前記可変動弁装置の作動中に外部ＥＧＲ量を増加させつつ、前記過給機の可変ノズルベーンの開度を最小にすると共に膨張行程にて燃料を後噴射してこれを燃焼室で燃焼させた後、前記可変動弁装置を第２のモードに切り替える第２の制御パターンと
を選択的に実行し、前記第１の制御パターンは、可変ノズルベーンの開度の制御により前記所定の内部ＥＧＲ量を確保することができる場合に選択され、前記第２の制御パターンは、可変ノズルベーンの開度を最小にしても前記所定の内部ＥＧＲ量を確保することができない場合に選択されることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。