(57)【要約】【課題】ロングアイドル状態となりＥＧＲを停止させたときに、燃焼音の悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１の吸気系に排気を還流させるＥＧＲ機構２と、エンジン１の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁３と、燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段２４と、エンジン１のアイドル運転が所定時間継続したときに、ＥＧＲ機構２の作動を停止するＥＧＲ停止手段２３とを備える。ＥＧＲ停止手段２３がＥＧＲ機構２の作動を停止したとき、燃料噴射制御手段２４は、燃料噴射弁の燃料噴射回数を増加させる。【選択図】  図２
2010216393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に排気を還流させる排気還流機構と、
前記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
該燃料噴射手段の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関のアイドル運転が所定時間継続したときに、前記排気還流機構の作動を停止する排気還流停止手段とを備え、
該排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段の燃料噴射回数を増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射の前に行う前燃料噴射を追加させ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３】
前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射を分割させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射の後に行う後燃料噴射を追加させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１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、排気還流機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスを吸気系に還流する排気還流（排気ガス再還流：Exhaust Gas Recirculation）（以下、「ＥＧＲ」という）を行うＥＧＲ機構が知られている。ＥＧＲ機構は、排気ガスの一部を新気に混ぜて、吸気中の酸素濃度を低下させる。これにより、大気より酸素濃度が低い状態で燃焼するため、ピーク燃焼温度が低下し、窒素酸化物(ＮＯＸ)の発生を抑制することができる。
【０００３】
内燃機関のアイドル運転時にも、ＥＧＲを行うことにより、窒素酸化物の発生を抑制することができる。しかし、アイドル状態が長時間継続すると、ＥＧＲによって燃料噴射ノズルの噴射口にカーボンが付着し、噴射口が次第に塞がれる。これにより、燃料噴射が良好に行われ難くなって燃焼が不安定になり、ラフアイドルやエンストを招くおそれがある。そこで、従来、アイドル状態が所定時間を超えて継続し、ロングアイドル状態になったとき、ＥＧＲを停止させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、アイドル運転時は、もともとＥＧＲ量が多く、炭化水素（ＨＣ）の排出量が多い。さらに、炭化水素に、低い燃焼温度、凝縮水を加えた３つの要素によりタールが生成されやすい環境にある。アイドル状態が長時間継続すると、生成されたタールがＥＧＲ弁の表面に付着し続ける。その状態で内燃機関を停止すると、表面に多量のタールが付着したままＥＧＲ弁を閉じることになり、その後、内燃機関が冷えるとタールが固まり、ＥＧＲ弁が固着する。そこで、ＥＧＲ弁保護のためにも、ロングアイドル状態になったとき、ＥＧＲを停止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０３１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ロングアイドル状態となりＥＧＲを停止させると、燃焼音が悪化することが分かった。ＥＧＲ停止前後で、燃料噴射制御は同じであり、吸気流量も変更されないが、ＥＧＲ停止後は、吸気は全て大気から導入されるので、吸気内の酸素濃度が高くなり、燃焼が促進される。そのため、急速燃焼が起こり、燃焼音が悪化すると考えられる。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、ロングアイドル状態となり、ＥＧＲを停止させたときに、燃焼音の悪化を抑制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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気系に排気を還流させる排気還流機構と、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段の燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関のアイドル運転が所定時間継続したときに、前記排気還流機構の作動を停止する排気還流停止手段とを備え、該排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段の燃料噴射回数を増加させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関のアイドル運転が所定時間継続し、排気還流機構の作動が停止したとき、燃料噴射手段の燃料噴射回数が増加する。排気還流機構の作動を停止したとき、吸気は全て新気からなるので、吸気内の酸素が増加するが、従来のように、排気還流機構の作動を停止しても燃料噴射制御を変化させない場合に比べて、燃焼速度が速くなることが抑制される。よって、燃焼音の悪化を抑制することができる。
【００１０】
例えば、本発明の内燃機関の制御装置において、前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射の前に行う前燃料噴射を追加させることが好ましい。なお、前燃料噴射の追加回数は、燃焼音の悪化を抑制する効果等を考慮したものであればよく、１回であっても複数回であってもよい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射を分割させることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記排気還流停止手段が前記排気還流機構の作動を停止したとき、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が主燃料噴射の後に行う後燃料噴射を追加させることが好ましい。なお、後燃料噴射の追加回数は、燃焼音の悪化を抑制する効果等を考慮したものであればよく、１回であっても複数回であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関を示す構成図。
【図２】内燃機関の制御装置を示すブロック図。
【図３】内燃機関の作動を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１を参照して、内燃機関であるエンジン１は、ＥＧＲ機構（排気還流機構）２を備えている。ＥＧＲ機構２は、エンジン１の排気ガスの一部を吸気系に還流する。
【００１６】
エンジン１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各シリンダに燃料噴射弁（インジェクタ）３が設けられている。燃料噴射弁３は、詳細は図示しないが、コモンレールを介して高圧ポンプに接続されており、燃料タンクの燃料が、高圧ポンプで昇圧された後、コモンレールを介して燃料噴射弁３に送られ、燃料噴射弁３からシリンダ内に噴射される。
【００１７】
エンジン１は、シリンダに吸気（吸入空気）を供給する吸気管４と、シリンダからの排気ガスを排出する排気管５とを備えている。
【００１８】
吸気管４には、過給機６が設けられている。過給機６は、エンジン１の排気ガスの運動エネルギーにより駆動されるタービン７と、タービン７により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ８とを備えている。タービン７は、可変ベーン（図示せず）を有しており、可変ベーンの開度変化により、過吸圧を調整する。
【００１９】
吸気管４のコンプレッサ８の下流には、インタークーラ９とインテークシャッタ（スロットル弁）１０とが設けられている。インタークーラ９は、加圧された空気を冷却する。インテークシャッタ１０は、シャッタ開度の変化により、新気、即ち大気から流入する吸気の流量を調整する。
【００２０】
一方、排気管５のタービン７の下流側には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ１１が設けられている。
【００２１】
ＥＧＲ機構２は、排気ガスを吸気管４に還流するＥＧＲ通路（排気還流通路）１２と、ＥＧＲ通路１２に設けられたＥＧＲ弁（排気還流制御弁）１３とから構成される。ＥＧＲ通路１２は、排気管５のタービン７の上流側と吸気管４のインテークシャッタ１０の下流側との間に設けられている。ＥＧＲ弁１３は、弁開度の変化により、ＥＧＲ流量（還流排気流量）を調整する。
【００２２】
吸気管４の過給機６の上流には、エンジン１の吸気流量を検出する吸気流量センサ１４が設けられている。触媒コンバータ１１の直上流の排気管５には、比例型空燃比（Linear Air Fuel Ratio）センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１５が設けられている。ＬＡＦセンサ１５は、エンジン１の排気ガス中の空燃比にほぼ比例した値αを出力する。
【００２３】
また、エンジン１の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１６と、アクセルペダル（図示せず）によるアクセル開度（踏み込み量）Ｌを検出するアクセルセンサ１７も設けられている。
【００２４】
さらに、中央演算処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」という）（図示せず）等からなる電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０も設けられている。ＥＣＵ２０は、各種センサ１４〜１７からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路（図示せず）と、燃料噴射弁３、タービン７、インテークシャッタ１０、ＥＧＲ弁１３に制御信号を送信する出力回路（図示せず）とを備えている。また、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム、演算結果等を格納するメモリ２１も備えている。
【００２５】
図２を参照して、メモリ２１には、ロングアイドル状態以外の状態（以下、「通常状態」という）においてエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等に基づいて設定される燃料噴射弁３の噴射圧力、噴射時間及び噴射時期（以下、これらを合わせて、「噴射パターン」という）ＦＰ１のマップＭ１、及びロングアイドル状態においてエンジン回転数Ｎｅ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等に基づいて設定される燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ２のマップＭ２が格納されている。
【００２６】
ここで、エンジン回転数Ｎｅ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等が同じで、アクセル開度Ｌが０におけるマップＭ１，Ｍ２の噴射パターンＦＰ１，ＦＰ２を対比すると、噴射パターンＦＰ２は噴射パターンＦＰ１と比較して、前燃料噴射（パイロット噴射、プレ噴射）が少なくとも１回増加している。
【００２７】
前燃料噴射は、本来の燃料噴射（主燃料噴射、メイン噴射）の前に微量の燃料を噴射し、予備的な燃焼をさせるものである。前燃料噴射によって、微量燃料がピストンの上昇に伴う燃焼室内の温度上昇によって燃え、この予備的な燃焼によって燃焼室内の温度を下げ、主燃料噴射の拡散燃料が活発化する。そのため、燃料噴射から着火までの着火遅れ時間が短縮化され、主燃焼が安定化して燃焼速度が緩慢になり、燃焼音を抑制することができる。また、前燃料噴射の直前に前燃料噴射を行うことにより、直後の前燃料噴射による燃料の燃焼安定化を図ることができ、この場合も同様に、燃焼音を抑制することができる。さらに、前燃料噴射を増加することにより、窒素酸化物の発生も抑制することができる。
【００２８】
例えば、マップＭ１で前燃料噴射がない噴射パターンＦＰ１となる設定条件の場合、マップＭ２では少なくとも１回の前燃料噴射を有する噴射パターンＦＰ２が設定されている。マップＭ１で１回の前燃料噴射（シングルパイロット）を有する噴射パターンＦＰ１となる設定条件の場合、マップＭ２では２回の前燃料噴射（ダブルパイロット）、３回の前燃料噴射（トリプルパイロット）など２回以上の前燃料噴射を有する噴射パターンＦＰ２が設定されている。
【００２９】
また、メモリ２１には、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等に基づいて設定される目標吸気流量、ＥＧＲ弁１３の開度のマップＭ３等も格納されている。なお、マップの代わりに、テーブルがメモリ２１に格納されていてもよい。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、その処理の機能的手段として、アイドル判定手段２２、ＥＧＲ停止手段２３、燃料噴射制御手段２４、吸気流量制御手段２５及びタイマ２６を備えている。
【００３１】
アイドル判定手段２２は、エンジン１がアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル判定手段２２は、エンジン１の回転数Ｎｅが所定回転数以下であり、且つ、アクセル開度Ｌが０のとき、エンジン１がアイドル状態であると判定する。さらに、アイドル判定手段２２は、エンジン１のアイドル状態が所定時間Ｔ、例えば１０分や１時間を超えて継続したとき、ロングアイドル状態になったと判定する。計時はタイマ２６を用いて行う。
【００３２】
ＥＧＲ停止手段２３は、エンジン１がロングアイドル状態になったとアイドル判定手段２２が判定したとき、ＥＧＲ弁１３を閉弁することにより、ＥＧＲ機構２の作動を停止させる。
【００３３】
燃料噴射制御手段２４は、燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。通常状態時、燃料噴射制御手段２４は、現在のエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等を取得して、これらに対応する噴射パターンＦＰ１をマップＭ１から検索し、この噴射パターンＦＰ１に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。一方、ロングアイドル状態時、燃料噴射制御手段２４は、現在のエンジン回転数Ｎｅ、ＬＡＦセンサ１５の出力値αを取得して、これらに対応する燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ２をマップＭ２から検索し、この噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。
【００３４】
これにより、エンジン１がロングアイドル状態となり、ＥＧＲが停止したとき、燃料噴射制御手段２４は、ＥＧＲ停止前の噴射パターンＦＰ１と比較して、前燃料噴射が少なくとも１回増加した噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。
【００３５】
吸気流量制御手段２５は、現在のエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等を取得して、これらに対応する目標吸気流量をマップＭ３から検索し、吸気流量センサ１４が検出する吸気流量が目標吸気流量と一致するように、インテークシャッタ１０のシャッタ開度やＥＧＲ弁１３の開弁度等をフィードバック制御する。
【００３６】
次に、図３に示すフローチャートに従って、エンジン１の制御装置の作動について説明する。
【００３７】
まず、ＥＧＲ機構２が作動する状態での吸気流量合わせを行う（Ｓ１）。吸気流量センサ１４がエンジン１の吸気流量を検出し、ＬＡＦセンサ１５がセンサ値αを検出し、エンジン回転数センサ１６がエンジン回転数Ｎｅを検出する。燃料噴射制御手段２４は、これら検出値に対応する燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ１をマップＭ１から検索し、噴射パターンＦＰ１に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。吸気流量制御手段２５は、検出値に対応する目標吸気流量をマップＴ３から検索し、吸気流量センサ１４が検出する吸気流量が目標吸気流量と一致するように、インテークシャッタ１０のシャッタ開度やＥＧＲ弁１３の開弁度等をフィードバック制御する。
【００３８】
次に、アイドル判定手段２２は、エンジン１がアイドル状態であるか否かを判定する（Ｓ２）。エンジン１がアイドル状態であると判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、アイドル判定手段２２は、さらに、エンジン１がロングアイドル状態であるか否かを判定する（Ｓ３）。エンジン１がロングアイドル状態であると判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＥＧＲ停止手段２３は、ＥＧＲ機構２の作動を停止させる（Ｓ４）。
【００３９】
そして、燃料噴射制御手段２４は、現在の検出値に対応する燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ２をマップＭ２から検索し、噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。（Ｓ５）。
【００４０】
以上のように、エンジン１がロングアイドル状態となり（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＥＧＲが停止したとき（Ｓ４）、燃料噴射制御手段２４は、噴射パターンＦＰ２に基づき、ＥＧＲ停止前の噴射パターンＦＰ１に比べて、前燃料噴射が少なくとも１回増加するように燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する（Ｓ５）。そのため、従来のように、ＥＧＲが停止しても燃料噴射制御が変化しない場合に比べて、燃焼音の悪化を抑制することができる。また、このとき、従来に比べて、窒素酸化物の発生も抑制することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上述したものに限定されない。例えば、実施形態では、エンジン１をディーゼルエンジンとする場合について説明した。しかし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。
【００４２】
また、エンジン回転数Ｎｅ、ＬＡＦセンサ１５の出力値α等が同じで、アクセル開度Ｌが０におけるマップＭ１，Ｍ２での噴射パターンＦＰ１，ＦＰ２を対比したとき、噴射パターンＦＰ２で前燃料噴射が少なくとも１回増加している場合について説明した。しかし、噴射パターンＦＰ１での１つの主燃料噴射が、噴射パターンＦＰ２で２つ以上に分割されていてもよい。この場合も、前燃料噴射を増加させた場合と同様に、燃焼音の悪化を抑制することができる。
【００４３】
また、噴射パターンＦＰ１で後燃料噴射（アフタ噴射）がない場合、噴射パターンＦＰ２で後燃料噴射を追加してもよい。、後燃料噴射は、主燃料噴射の後に微量の燃料を噴射して、主燃焼を持続させ、排気ガスを暖めるものである。この場合も、前燃料噴射を増加させた場合と同様に、燃焼音の悪化を抑制することができる。さらに、前燃料噴射の増加、主燃料噴射の分割、後燃料噴射の追加を、適宜組み合わせてもよい。
【００４４】
また、本発明に係る燃料噴射手段の燃料噴射回数を増加させることは、燃焼室内での燃焼に寄与する燃料噴射の回数を増加させるものであればよく、実施形態を含めた上記記載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１…エンジン（内燃機関）、  ２…ＥＧＲ機構（排気還流機構）、  ３…燃料噴射弁、  ４…吸気管、  ５…排気管、  １２…ＥＧＲ通路、  １３…ＥＧＲ弁（排気還流制御弁）、  ２０…ＥＣＵ、  ２１…メモリ、  ２２…アイドル判定手段、  ２３…ＥＧＲ停止手段（排気還流停止手段）、  ２４…燃料噴射制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010216393.tif 000005