(57)【要約】【課題】ＥＧＲの実行中に内燃機関が減速運転へと移行した場合に、吸気通路に残留した残留ＥＧＲガスの存在に起因して、減速運転中またはフューエルカット運転の終了後の再加速運転中に失火などの燃焼不安定が生じることを回避でき、燃焼をより安定化できる技術を提供する。【解決手段】ＥＧＲの実行中の内燃機関が減速運転へと移行する際に、減速直前の運転状態におけるＥＧＲ量が所定値以上の場合（Ｓ１０２）は、減速運転における内燃機関の燃料噴射タイミングを圧縮行程とし、燃焼形態を成層燃焼に切り替える（Ｓ１０３）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び、該ＥＧＲ通路を通過する排気の量を制御するＥＧＲ弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ手段と、
前記内燃機関への減速要求があった際に、前記内燃機関の吸気通路におけるスロットル弁及び前記ＥＧＲ弁を閉弁して吸気系への新気及びＥＧＲガスの導入量を減少させる減速時弁制御を行う減速時弁制御手段と、
前記内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式燃料噴射弁と、
を備え、
前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間については、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程において行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量が閾値以上の場合に、前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間については、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程において行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射時期を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間について、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程及び吸気行程において行い、
前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における燃料噴射および／または前記吸気行程における燃料噴射の噴射時期および／または噴射量を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段と、
前記内燃機関の吸気ポートにおいて燃料を噴射するポート噴射式燃料噴射弁と、
をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射量と、前記ポート噴射式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射量の割合を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記残留ＥＧＲガス量取得手段は、前記減速時弁制御が開始される前に前記ＥＧＲ手段によって再循環されていたＥＧＲガスの量より残留ＥＧＲガス量を推定することを特徴と
する請求項２から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費を向上させるとともに排気に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」ともいう）の量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環（以下、「ＥＧＲ」ともいう。）装置が知られている。
【０００３】
ところで、排気再循環装置によって再循環される排気（ＥＧＲガス）の量については、ＥＧＲガスの量が少な過ぎると燃費の向上やＮＯx低減といった効果を充分に得ることが
出来なくなる一方、ＥＧＲガスの量が多過ぎると燃焼が不安定になり失火が生じるなど、機関性能に影響が及ぶ虞がある。
【０００４】
また、一般に、内燃機関の減速運転時においては、スロットル弁を閉弁するとともにＥＧＲ装置においてＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ弁を閉弁することが多い。従って減速運転中においては再循環されるＥＧＲガスの量は大幅に減少する。しかしながら、ＥＧＲ弁を閉弁したとしても、ＥＧＲ通路と吸気通路との合流点より下流側の吸気通路には、減速運転となる前のＥＧＲガスが残留している。また、減速運転への移行時にも、スロットル弁とＥＧＲ弁との応答性の差から、一時的に多量のＥＧＲガスが導入される場合がある。さらに、機関性能に影響が出ないＥＧＲガスの上限値である限界ＥＧＲガス量は一般に減速運転時には少ない値となるので、上記のような場合には、減速運転中に失火などの燃焼不安定が生じる危険性が高くなる。
【０００５】
上記の他、減速運転中には、燃料噴射を停止するフューエルカット制御を行うことで、燃料の無駄を抑制するとともに排気系に備えられた触媒の温度の上昇を抑制する場合がある。ここで、フューエルカット制御を停止して通常運転に復帰する際のＥＧＲガスの影響について考える。内燃機関の運転状態が減速運転へと移行される（フューエルカット制御が開始された）直前にＥＧＲが行なわれていた場合には、フューエルカット制御中にＥＧＲガスは徐々に掃気されるがすぐには掃気されないので、フューエルカット制御中及びフューエルカット制御の停止時にもＥＧＲガスが掃気されずに吸気系に残留している場合がある。そして、フューエルカット制御が停止される際に吸気系に残留しているＥＧＲガスの量が限界値より多い場合には、このことによって失火などの燃焼不安定が生じる虞もあった。
【０００６】
このような吸気系に残留するＥＧＲガスに関連する技術としては、例えば、ＨＶ車輌において、減速フューエルカット時に、排気系内の残留ＥＧＲガスが触媒によって浄化されないことを課題とするものがある。この技術では、減速時にモータとエンジンの間のクラッチを締結してモータリングするとともに、スロットルを全開にすることにより、残留ＥＧＲガスを触媒に送ることで浄化する（特許文献１参照。）。
【０００７】
この技術によれば、残留ＥＧＲガスを効率よく掃気可能ではあるが、ＨＶ車輌以外の車輌には適用不可能である。また、減速時にスロットルを全開にするので減速感を損なうという不都合がある。
【０００８】
この他、関連技術としては、許可条件が成立したときフューエルカットを行い、その後にフューエルカットからの復帰条件が成立したとき燃料供給を再開するようにしたエンジンの制御装置において、フューエルカット開始時または開始直前の燃焼室内の残留ガス率
または残留ガス量が規定値以上であり且つ急減速時のフューエルカットであるとき、フューエルカットからの復帰に際して多重点火または多点点火を実施して燃焼室内の燃焼状態に改善を施す技術が提案されている（特許文献２参照。）。
【０００９】
また、エンジンの過渡時において、ＥＧＲガスの量を減量することで残留ＥＧＲを低減し、失火などの燃焼性悪化を防止し、成層燃焼状態のときには、ＥＧＲガスの量の減量を行わない技術が提案されている（特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２５６９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７７０４号公報
【特許文献３】特開２０００−２０５００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲの実行中に内燃機関が減速運転へと移行した場合に、燃焼を伴う減速運転中またはフューエルカット運転の終了後の再加速運転中において、燃焼をより安定化することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、ＥＧＲの実行中の内燃機関が減速運転へと移行した場合には、内燃機関における燃焼を、ＥＧＲに対する耐性の高い成層燃焼に切替えることを最大の特徴とする。
【００１２】
より詳しくは、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び、該ＥＧＲ通路を通過する排気の量を制御するＥＧＲ弁を有するとともに、前記排気通路を通過する排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気通路に再循環させるＥＧＲ手段と、
前記内燃機関への減速要求があった際に、前記内燃機関の吸気通路におけるスロットル弁及び前記ＥＧＲ弁を閉弁して吸気系への新気及びＥＧＲガスの導入量を減少させる減速時弁制御を行う減速時弁制御手段と、
前記内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式燃料噴射弁と、
を備え、
前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間については、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程において行うことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、内燃機関の減速運転においてスロットル弁とＥＧＲ弁とが閉弁した際にも、吸気通路には、減速運転へと移行する前に導入されたＥＧＲガスが残留しており、この残留ＥＧＲガスの量が多い場合には、燃焼を伴う減速運転においてまたは、フューエルカット制御が実行された場合にはフューエルカット制御が終了して再加速した場合において、ＥＧＲガスの量が過剰となり失火など燃焼不安定が生じる危険性があった。
【００１４】
そこで、本発明においてはＥＧＲの実行中に内燃機関が減速運転へと移行した場合には、直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程で行うこととし成層燃焼を実行することとした。ここで成層燃焼においては点火プラグ近傍に燃料を高濃度で分布させるため、ＥＧＲガスに対する耐性が高くなる。従って、残留ＥＧＲガスの量が多い場合でも失火などの燃焼不安定を抑制することが可能となる。その結果、減速運転中あるいはフューエルカット制御の終了後の再加速時における燃焼状態を安定化することが可能となる。
【００１５】
また、本発明においては、前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の
下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量が閾値以上の場合に、前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間については、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程において行うようにしてもよい。
【００１６】
すなわち本発明では、残留ＥＧＲガスの量を推定または検出して取得する残留ＥＧＲガス取得手段を備えてもよい。そして、残留ＥＧＲガス取得手段によって取得した残留ＥＧＲガスの量が閾値以上である場合には、減速運転中あるいはフューエルカット制御終了後の再加速時に、燃料噴射を圧縮行程で行うことで成層燃焼を実行することとした。
【００１７】
ここで閾値とは、残留ＥＧＲガスの量がこれ以上の場合に、減速運転中あるいはフューエルカット制御終了後の再加速時において失火など燃焼不安定が生じる虞があると判断される残留ＥＧＲガスの量であり、予め実験などによって定められる。従ってこれによれば、残留ＥＧＲガスの量が燃焼状態に悪影響を及ぼす虞がある場合に限って、成層燃焼を実行することができる。
【００１８】
ここで成層燃焼を実行した場合には、拡散燃焼の場合よりも燃費が悪化する虞があることが分かっている。従って、本発明によれば、残留ＥＧＲガスの量が少なく、成層燃焼を実行する必要がない場合にまで無駄に成層燃焼が実行されることを抑制でき、燃費の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明においては、前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射時期を変更するようにしてもよい。
【００２０】
ここで、成層燃焼自体は、上述のように圧縮行程噴射であり燃料霧化の時間がなく、且つ混合気を均質にしない分混合気が局所リッチとなるので、未燃損失が多く燃費が悪化する虞がある。一方、圧縮行程における燃料噴射時期を変更することで成層燃焼における成層度を変更できることが分かっている。従って本発明では、圧縮行程における燃料噴射時期を変更することでＥＧＲ耐性を向上させるのに必要最低限の成層度の成層燃焼を実行することとした。これにより、成層燃焼における成層度を必要最低限に抑えることができ、燃焼の安定化を図りつつ燃費の悪化を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明においては、前記減速時弁制御中であって燃料噴射が継続している期間における少なくとも一部の期間または、前記減速時弁制御中に実行されたフューエルカットが終了して燃料噴射が再開した後の所定期間について、前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を圧縮行程及び吸気行程において行い、
前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における燃料噴射および／または前記吸気行程における燃料噴射の噴射時期および／または噴射量を変更するようにしてもよい。
【００２２】
本発明では、上述のようにＥＧＲ耐性を向上させるのに必要最低限の成層度の成層燃焼
を実行するため、直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射を二回に分割し、一回目の燃料噴射は吸気行程で行い、二回目の燃料噴射は圧縮行程で行う。そして、一回目の燃焼と二回目の燃料噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を変更して燃焼室における成層度合を調整する。これによれば、より緻密に燃焼の成層度を調整することができ、より確実に成層燃焼を必要最低限の成層度に調整することができる。従って、より精度よく燃焼を安定化するとともに燃費の悪化を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明においては、前記減速時弁制御中に前記吸気通路におけるスロットル弁の下流側に残留するＥＧＲガスの量である残留ＥＧＲガス量を取得する残留ＥＧＲガス量取得手段と、
前記内燃機関の吸気ポートにおいて燃料を噴射するポート噴射式燃料噴射弁と、
をさらに備え、
前記残留ＥＧＲガス量取得手段によって取得された残留ＥＧＲガス量に応じて、前記圧縮行程における前記直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射量と、前記ポート噴射式燃料噴射弁からの燃料噴射の噴射量の割合を変更するようにしてもよい。
【００２４】
すなわち本発明では、ＥＧＲ耐性を向上させるのに必要最低限の成層度の成層燃焼を実行するため、直噴式燃料噴射弁の他にポート噴射式燃料噴射弁を備えるようにし、直噴式燃料噴射弁からの燃料噴射量とポート噴射式燃料噴射弁からの燃料噴射量の割合を変更して燃焼室における成層度合を調整する。これによっても、より緻密に燃焼の成層度を調整することができ、より確実に成層燃焼を必要最低限の成層度に調整することができる。従って、より精度よく燃焼を安定化するとともに燃費の悪化を抑制することができる。
【００２５】
また、本発明においては、前記残留ＥＧＲガス量取得手段は、前記減速時弁制御が開始される前に前記ＥＧＲ手段によって再循環されていたＥＧＲガスの量より残留ＥＧＲガス量を推定するようにしてもよい。
【００２６】
すなわち、内燃機関が減速運転へと移行する直前（減速時弁制御が開始する直前）にＥＧＲ手段によって再循環されていたＥＧＲガスの量が判れば、その時点で吸気通路に存在するＥＧＲガスの量が推定でき、さらに、その後の機関回転数などから残留ＥＧＲガスの量を推定することが可能である。また、内燃機関が減速運転へと移行する直前（減速時弁制御が開始する直前）においてＥＧＲ手段によって再循環されていたＥＧＲガスの量と、その後の経過時間と、残留ＥＧＲガス量との間の関係をマップ化しておくことも可能である。
【００２７】
これによれば、内燃機関が減速運転へと移行する直前（減速時弁制御が開始する直前）にＥＧＲ手段によって再循環されていたＥＧＲガスの量を取得するだけで、その後の残留ＥＧＲガス量を推定することができ、より簡単な制御で、成層燃焼の実行の要否や調整すべき成層度を導出することが可能となる。
【００２８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、ＥＧＲの実行中に内燃機関が減速運転へと移行した場合に、燃焼を伴う減速運転中またはフューエルカット制御の終了後の再加速運転中において、過剰なＥＧＲガスに起因して失火など燃焼不安定が生じることを抑制でき、燃焼をより安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本実施例における内燃機関１とその吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。なお、以下の全ての実施例においても、特に記載がない限り内燃機関とその吸排気系及び制御系の概略構成は共通である。内燃機関１は、吸気行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得る。内燃機関１は、その内部に気筒（燃焼室）２を形成する。気筒２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、気筒２には、吸気管５の最下流部をなす吸気ポート１１と、排気管６の最上流部をなす排気ポート８とが設けられている。吸気ポート１１と気筒２との境界は吸気弁１２によって開閉される。また、排気ポート８と気筒２との境界は排気弁９によって開閉される。
【００３２】
また、内燃機関１は、気筒２内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射弁１０を備えている。燃料噴射弁１０は、高圧ポンプ（図示略）等によって加圧された燃料を、吸気ポート１１内に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。また、気筒２内には、燃料噴射弁１０から噴射された燃料に点火するための点火プラグ１５が設けられている。
【００３３】
また、排気管６には、活性状態で排気の空燃比を検出する空燃比センサ２３及び、排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、微粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）等を浄化する排気浄化装置７が設けられ
ている。一方、吸気管５には、吸気の量を制御可能なスロットル弁１４が設けられている。また、吸気管５には、導入される吸気の量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ１３及び、吸気の脈動を除去するタンクであるサージタンク１６が設けられている。
【００３４】
また、内燃機関１には、吸気管５と排気管６とを連通するＥＧＲ（排気再循環）通路３０が形成されている。このＥＧＲ通路３０は、排気の一部を適宜吸気管５に再循環する機能を有する。ＥＧＲ通路３０には、同通路３０内を流れるガス（ＥＧＲガス）の流れ方向（図１中において矢印で示す）に沿って上流から下流にかけ、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲ弁３２が、順次配設されている。
【００３５】
ＥＧＲクーラ３１は、ＥＧＲ通路３０の周囲を取り巻くように設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３２は、無段階に開閉される電子制御弁（開閉弁）であり、ＥＧＲガスの流量を自在に調整することができる。ここで、ＥＧＲ通路３０及びＥＧＲ弁３２は、本実施例においてＥＧＲ手段を構成する。
【００３６】
内燃機関１は、前述の空燃比センサ２３、エアフローメータ１３の他、内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ２１及び、アクセルポジションセンサ２２を備えており、内燃機関１の運転状態が検出可能となっている。これら各種センサの信号は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）２０に入力される。
【００３７】
ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいて内燃機関１の各種構成要素を統括制御する。
【００３８】
なお、ＥＧＲが行なわれるか否かは内燃機関１の運転状態で定められる。例えば、内燃機関１の運転状態が低負荷低回転数の領域に属する場合には、気筒２に導入される新気量
及び燃料量も少ないので、ＥＧＲガスを導入することで失火など燃焼不安定が生じ易い。それに対し、内燃機関１の運転状態が高負荷または高回転数の領域に属する場合には、燃焼も安定しており、大量のＥＧＲガスを導入可能である。
【００３９】
この理由により、内燃機関１の運転状態は、ＥＧＲの実行が許可されるＥＧＲ領域と、ＥＧＲの実行が禁止される非ＥＧＲ領域に分けられている。図２には、このＥＧＲ領域と非ＥＧＲ領域の例について示す。
【００４０】
ここで、上記の内燃機関１において、ＥＧＲを実施中に減速要求が出された場合について考える。ＥＧＲを実施している際に減速要求が出された時点で、ＥＧＲ通路３０と吸気管５との接続部の下流側及び吸気ポート１１、サージタンク１６には、ＥＧＲガスが存在する。そして、減速要求が出されると、ＥＧＲ弁３２及びスロットル弁１４は閉弁される。この制御は本実施例において減速時弁制御に相当する。この減速時弁制御は減速要求が解除されるまで継続する。また、この制御を行うＥＧＲ弁３２、スロットル弁１４及びＥＣＵ２０は本実施例において減速時弁制御手段に相当する。
【００４１】
この場合においては上述のように、スロットル弁１４の下流側の吸気管５及び、ＥＧＲ弁３２の下流側のＥＧＲ通路３０、吸気ポート１１、サージタンク１６にＥＧＲガスが存在し得る。（以下、これらのＥＧＲが存在し得る部分を合わせて「ＥＧＲガス残留部」という。）。なお、ＥＧＲガス残留部は、本実施例において「吸気通路におけるスロットル弁の下流側」に相当する。また、ＥＧＲガス残留部に存在するＥＧＲガスは、本実施例において残留ＥＧＲガスに相当する。
【００４２】
ここで、内燃機関の減速運転中において、減速度が比較的小さい場合には減速運転においても燃焼が継続される。この場合は低負荷低回転数の運転となるので燃焼室内に存在するＥＧＲ量の許容範囲（詳しくは後述）が少なくなる。そうすると、残留ＥＧＲガスの量が許容範囲を超えてしまい、失火など燃焼の不安定を招来する虞があった。
【００４３】
また、内燃機関における減速運転状態で、減速度が大きい場合には燃焼(燃料噴射)を停止するフューエルカット制御が実施される。この場合にはＥＧＲガス残留部に存在するＥＧＲガスは徐々に掃気されるものの完全に掃気されるまでには一定の時間を要することが多い。そうすると、内燃機関１の減速要求が解除されてフューエルカット制御が停止された際にも多量の残留ＥＧＲガスが存在する虞がある。その結果、再加速時に、残留ＥＧＲガスの量が許容範囲を超えてしまい、やはり失火など燃焼不安定の原因となる場合があった。
【００４４】
次に、図３を用いて、内燃機関１に減速要求がされて減速が開始された後の、筒内ＥＧＲ率、ＥＧＲ弁３２の開度、ＥＧＲ弁３２の前後差圧の変化について説明する。ここで、減速要求があると、図３の中段の２つのグラフに示すように、スロットル弁１４の開度とＥＧＲ弁３２の開度とが減少する。その際、下段に示すようにＥＧＲ弁３２前後の差圧(
背圧―吸気圧)が増加する。ここで、ＥＧＲ弁３２が閉弁するよりも早くスロットル弁１
４が閉弁することから、ＥＧＲ弁３２前後の差圧はＥＧＲ弁３２が閉弁するより先に大きくなる。この影響で、図３の上段のグラフに示すように筒内ＥＧＲ率が一旦大きくなり、その後筒内ＥＧＲ率は徐々に小さくなる。
【００４５】
ここで、このＥＧＲ率の限界値について説明する。図４において横軸はＥＧＲ率、縦軸は燃費及びトルク変動である。ある運転状態においてＥＧＲ率が増加していくと、ＥＧＲガス中の不活性ガスにより吸気の熱容量が増大し、燃焼温度が低下することにより、冷却損失が低下する。その結果、領域Ａにおいては、ＥＧＲ率が増加するとともに燃費は向上（燃料消費量が減少）する。
【００４６】
さらにＥＧＲ率が増加すると、不活性ガスの比率が高くなるため燃焼が悪化するので、領域Ｂにおいては燃費が悪化（燃料消費量が増加）し始めるとともに、失火が発生してトルク変動が急激に悪化する。本発明においては、ＥＧＲを実行することで燃焼が良好に維持でき燃費が最高となる点（領域ＡとＢの境界）をＥＧＲの限界値（限界ＥＧＲ率）としている。
【００４７】
なお、通常の運転状態においては、限界ＥＧＲ率が実際のＥＧＲ率より高い状態が維持されており、失火などの燃焼不安定は発生しない。一方、内燃機関１の運転状態が減速運転となった場合には、機関回転数及び機関負荷が減少するので限界ＥＧＲ率も低下する。そうすると、減速開始の後に限界ＥＧＲ率と実際のＥＧＲ率の値が逆転する場合がある。
【００４８】
従って、減速運転において燃料噴射が継続している場合には、限界ＥＧＲ率と実際のＥＧＲ率とが逆転した時点で失火の虞が生じる。また、減速運転でフューエルカット制御が実施される場合には、限界ＥＧＲ率と実際のＥＧＲ率の値が逆転した状態で、このまま内燃機関１加速を再開した場合には、実際のＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率より高い状態でフューエルカット制御が停止するので、失火などの燃焼の不安定が生じる虞がある。
【００４９】
これに対し、本実施例においては、内燃機関１が減速運転となる直前の運転状態におけるＥＧＲ量が所定量より多い場合には、残留ＥＧＲガス量によるＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えると推測し、その場合には減速運転における燃料噴射を圧縮行程中に行うことで成層燃焼による運転を行うこととした。成層燃焼を実施することで、筒内の燃焼状態に対するＥＧＲ率の影響を低減することができ（限界ＥＧＲ率を高めることができ）、減速運転においても燃焼を安定化させることが可能となる。
【００５０】
図５には、本実施例における減速時燃焼切替えルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１に対し減速要求が出される毎に実行されるルーチンである。
【００５１】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１においてＥＧＲガスが導入されている運転状態（ＥＧＲ領域）からの減速か否かが判定される。すなわち、図２における非ＥＧＲ領域からの減速であれば、内燃機関１の吸気系にＥＧＲガスが還流されておらず、ＥＧＲガス残留部にＥＧＲガスが残留する虞もないと考えられるからである。ここで否定判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、肯定判定された場合にはＳ１０２に進む。
【００５２】
Ｓ１０２においては、減速直前の運転状態におけるＥＧＲガス量が所定値以上か否かが判定される。ここで所定値とは、減速直前のＥＧＲガス量がこれ以上の場合には、減速開始後の残留ＥＧＲガスに基づくＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えると判定されるＥＧＲガス量の値であり、予め実験などによって求められる。ここで肯定判定された場合には、燃焼の形態をよりＥＧＲに対する耐性の強いものに切替える必要があると判断しＳ１０３に進む。一方、否定判定された場合にはその必要はないと判断できるのでＳ１０４に進む。
【００５３】
Ｓ１０３においては、直噴式の燃料噴射弁１０からの燃料噴射タイミングを圧縮行程とし、成層燃焼による運転を実施する。一方、Ｓ１０４においては、通常の燃料噴射タイミングを継続し、拡散燃焼による運転を継続する。Ｓ１０３またはＳ１０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５４】
以上、説明したように、本実施例では、内燃機関１が減速運転となる直前の運転状態におけるＥＧＲ量によって、減速運転中の残留ＥＧＲガス量を推定する。そして、残留ＥＧ
ＲガスによるＥＧＲ率が減速運転中の限界ＥＧＲ率を超えると判定された場合（直前の運転状態におけるＥＧＲ量が所定値以上の場合）には、内燃機関１における燃料噴射タイミングを圧縮行程として燃焼を成層燃焼に切替えることとした。
【００５５】
これによれば、減速運転においてＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えることが予測される場合には、内燃機関１の燃焼をＥＧＲガスの影響を受けづらい成層燃焼とし、失火など燃焼不安定が生じることを抑制できる。なお、本実施例において、Ｓ１０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、残留ＥＧＲガス量取得手段に相当する。また、本実施例においてはＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超えることになる残留ＥＧＲガス量が「閾値」に相当する。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、内燃機関１の減速運転において、フューエルカット制御を実施する例であって、フューエルカット制御終了後の再加速の直前における残留ＥＧＲガスの量によって燃焼を切替える例について説明する。
【００５７】
図６は、本実施例における減速時燃焼切替えルーチン２についてのフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１に減速要求があった場合に実行されるルーチンである。
【００５８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、減速時燃焼切替えルーチンと同様、ＥＧＲガスが導入されている運転状態（ＥＧＲ領域）からの減速か否かが判定される。ここで否定判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、肯定判定された場合にはＳ２０１に進む。
【００５９】
Ｓ２０１においては、再加速開始直前の残留ＥＧＲガス量が推定または検出によって取得される。具体的には、減速運転の開始直前におけるＥＧＲ量と、その後のフューエルカット中の機関回転数の変化、経過時間などからこの時点における残留ＥＧＲガス量を推定してもよいし、例えば酸素濃度センサなどで検出してもよい。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。
【００６０】
Ｓ２０２においては、Ｓ２０１で取得された再加速直前における残留ＥＧＲガス量が所定値以上か否かが判定される。ここで所定値とは残留ＥＧＲガス量がそれ以上である場合には、限界ＥＧＲ率を超えてしまう限界値である。ここで肯定判定された場合にはＳ２０３に進む。一方、否定判定された場合にはＳ２０４に進む。
【００６１】
Ｓ２０３においては、再加速後の所定期間において、直噴式の燃料噴射弁１０からの燃料噴射タイミングを圧縮行程とし、成層燃焼による運転を実施する。ここで所定期間とは加速後の運転状態における限界ＥＧＲ率が、残留ＥＧＲガスによる実際のＥＧＲ率よりも充分に大きいとされるまでの期間であり、予め実験などによって定めた一定期間としてもよいし、加速後の実際の運転状態を取得して限界ＥＧＲ率が実際のＥＧＲ率より大きいことを実際に判定してもよい。一方、Ｓ２０４においては、再加速後においても通常の燃料噴射タイミングとして拡散燃焼の実施を継続する。Ｓ２０３またはＳ２０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００６２】
以上、説明したように本実施例では、内燃機関１の減速運転においてフューエルカット制御した場合には、再加速の直前における残留ＥＧＲガス量を推測または検出し、残留ＥＧＲガス量が所定値以上の場合には、再加速後の所定期間において成層燃焼による運転を行うこととした。これによれば、フューエルカット制御が終了した後の再加速時の内燃機関１の燃焼状態をより確実に安定化させることができる。
【００６３】
なお、上記の減速時燃焼切替えルーチン２のＳ２０１の処理を実行するＥＣＵ２０は、本実施例において残留ＥＧＲガス取得手段に相当する。また、Ｓ２０２における所定値は本実施例における「閾値」である。
【実施例３】
【００６４】
次に、本発明における実施例３について説明する。本実施例においては、実施例２と同じく、減速運転中にフューエルカット制御を行う場合の例であって、再加速直前の残留ＥＧＲガス量に応じて、再加速後に実施される成層燃焼の成層度を変化させる例について説明する。
【００６５】
ここで、成層燃焼を実施した場合は、圧縮行程で燃料噴射が行われ、燃料霧化のための時間が短く、且つ混合気を均質にしないので混合気が局所的にリッチとなり、未燃損失が多く、実質的に燃費が悪化する虞がある。本実施例は、残留ＥＧＲガス量に応じて燃焼安定性を確保できるために必要最低限の成層度の成層燃焼を実施することで、再加速後の燃焼の安定性と燃費の向上とを両立させるものである。
【００６６】
図７には、本実施例における減速時燃焼切替えルーチン３についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１に減速要求があった場合に実行されるルーチンである。以下、本ルーチンと減速時燃焼切替えルーチン２の相違点についてのみ説明する。
【００６７】
本ルーチンにおいては、Ｓ２０２において肯定判定された場合にはＳ３０１に進む。Ｓ３０１においては、Ｓ２０１において取得された再加速直前における残留ＥＧＲガス量に応じて、燃焼安定性を確保可能な成層度の条件を導出する。具体的には、Ｓ２０１で取得された再加速直前における残留ＥＧＲガス量と、その残留ＥＧＲガス量に対して燃焼安定性を確保可能な成層度の条件の関係のマップから、再加速直前における残留ＥＧＲガス量に対応する成層度の条件の値を読み出すことによって導出する。
【００６８】
ここで、内燃機関１における成層燃焼の成層度を変更する方法としては例えば以下の方法がある。第１の方法は、燃料噴射タイミングを圧縮行程中において変更させる方法である。すなわち成層燃焼において点火プラグ１５付近に燃料を高濃度に分布させるためには、噴射された燃料とピストンとの位置関係が重要であり、最適な燃料噴射タイミングが存在する。そして、例えば最適な燃料噴射タイミングから燃料噴射タイミングを進角させることで、点火プラグ１５付近の燃料分布を変化させて成層度を低下させることが可能である。この場合は、成層度の条件は、燃料噴射タイミングである。
【００６９】
また、成層燃焼の成層度を変更する第２の方法は、燃料噴射タイミングを吸気行程と圧縮行程の２回に分け、それぞれの燃料噴射における噴射量の割合を変更する方法である。すなわち吸気行程における燃料噴射量を増加し圧縮行程における燃料噴射量を減少させることで成層度は低下する。この場合は、成層度の条件は、吸気行程と圧縮行程の各々の燃料噴射における噴射量の割合である。この際、燃料噴射タイミングの変更を組み合わせてもよいことは当然である。また、吸気行程と圧縮行程のそれぞれの燃料噴射における燃料噴射タイミングを変更することで成層度を変更しても構わない。図８（ａ）及び図８（ｂ）には、上記の成層度を変更する第１の方法と第２の方法における燃焼噴射タイミングについて示す。
【００７０】
次に、成層燃焼の成層度を変更する３番目の方法は、図９に示すように、吸気ポート１１においてポート噴射用の第２燃料噴射弁１７を設けておき、燃料噴射弁１０からの燃料噴射量と第２燃料噴射弁１７からの燃料噴射量との割合を変更することである。第２燃料
噴射弁１７からの燃料噴射量の割合を増加させることで成層度を低下させることが可能である。この場合は、成層度の条件は、燃料噴射弁１０からの燃料噴射量と第２燃料噴射弁１７からの燃料噴射量との割合である。Ｓ３０１の処理が終了するとＳ３０２に進む。
【００７１】
Ｓ３０２においては、Ｓ３０１で導出された成層度を燃焼室において実現すべく、Ｓ３０１において導出された燃料噴射に関する条件を使用して、最適な成層度の成層燃焼を実行する。Ｓ３０２の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
以上、説明したように、本実施例では、内燃機関１の減速運転においてフューエルカット制御を行う場合に、フューエルカット制御が終了して再加速される直前の残留ＥＧＲガス量を推定または検出した。そして、推定または検出された残留ＥＧＲガス量に応じて再加速時の成層燃焼の成層度を変化させることとした。これによれば、残留ＥＧＲガス量に応じて燃焼安定性を確保できるために必要最低限の成層度の成層燃焼を実施でき、再加速後の燃焼の安定性と燃費の向上とを両立させることが可能となる。
【００７３】
なお、本実施例においては、推定または検出された残留ＥＧＲガス量に応じて成層燃焼の成層度を変化させる制御を、減速運転時においてフューエルカット制御を実行する場合について適用した。しかし、推定または検出された残留ＥＧＲガス量に応じて成層燃焼の成層度を変化させる制御を、減速運転開始後も燃料噴射が継続される場合について適用してもよいことは当然である。この場合には、減速運転開始前のＥＧＲガス量から減速運転中の残留ＥＧＲガス量を推定しても構わない。
【００７４】
また、上記の実施例においては、減速運転中（減速時弁制御中）であって燃料噴射が継続している期間または、フューエルカットが終了して再加速が開始された後の期間に、成層燃焼を行うか否かに関して、残留ＥＧＲガス量を取得してＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を越えるか否かで判断する例について説明した。しかしながら、減速運転中（減速時弁制御中）であって燃料噴射が継続している期間または、フューエルカットが終了して再加速が開始された後の期間には必ず成層燃焼を行うこととしても、本発明の趣旨からは逸脱しない。そのことによっても、同期間における燃焼の安定性を確保することができる。
【００７５】
さらに、成層燃焼を実際に行う期間は、成層燃焼を実行することによって燃焼安定性が得られると考えられる上記期間中の全ての期間でなくてもよい。例えば、減速運転中（減速時弁制御中）であって燃料噴射が継続している期間のうちの一部の期間について成層燃焼を実行しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例におけるＥＧＲ領域と非ＥＧＲ領域について説明するための図である。
【図３】本発明の実施例における減速開始前後における、吸気のＥＧＲ率、ＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度、ＥＧＲ弁前後差圧の変化について示した図である。
【図４】本発明の実施例における限界ＥＧＲ率について説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１における減速時燃焼切替えルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２における減速時燃焼切替えルーチン２を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例３における減速時燃焼切替えルーチン３を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例３における成層度の変更の方法について説明するための図である。
【図９】本発明の実施例３における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・コンロッド
５・・・吸気管
６・・・排気管
７・・・排気浄化装置
８・・・排気ポート
９・・・排気弁
１０・・・（直噴式）燃料噴射弁
１１・・・吸気ポート
１２・・・吸気弁
１３・・・エアフローメータ
１４・・・スロットル弁
１５・・・点火プラグ
１６・・・サージタンク
１７・・・（ポート噴射式）第２燃料噴射弁
２０・・・ＥＣＵ
２１・・・クランクポジションセンサ
２２・・・アクセルポジションセンサ
２３・・・空燃比センサ
３０・・・ＥＧＲ通路
３１・・・ＥＧＲクーラ
３２・・・ＥＧＲ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010053716.tif 000008
【図７】
2010053716.tif 000009
【図８】
2010053716.tif 000010
【図９】
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