(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関及びこれに付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を制御するにあたり、シリンダに流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算誤差を低減する。【解決手段】吸気弁閉タイミングよりも前の空気量計算時点において、吸気弁閉タイミングにおける新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を算出するに際し、計算時点におけるＥＧＲバルブ開度と、計算時点から吸気弁閉タイミングまでの時間差と、ＥＧＲバルブの開弁速度または閉弁速度とを基に、吸気弁閉タイミングでのＥＧＲバルブの実開度を予測するようにした。即ち、予測開度＝実開度＋（時間差×開閉速度）とする。【選択図】図２
2010096002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関またはこれに付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を制御する制御装置であり、シリンダに流入する空気量を決定する所定時点よりも前の計算時点において、当該所定時点での新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を算出するものにおいて、
前記計算時点におけるＥＧＲバルブ開度と、前記計算時点から前記所定時点までの時間差と、ＥＧＲバルブの開弁速度または閉弁速度とを基に、前記所定時点におけるＥＧＲバルブ開度を予測することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及びこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関では、吸気系と排気系とを排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路を介して連通し、このＥＧＲ通路を介して排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲを行っている。ＥＧＲ通路には、これを開閉するＥＧＲバルブが設けられており、内燃機関の運転状況に応じてＥＧＲバルブの開度を操作し、排気ガスの還流率（または、還流量）や還流時期を制御する。
【０００３】
この種の内燃機関を制御するにあたり、運転状況に応じて必要な燃料噴射量を算定するためには、シリンダに流入する新気（吸入空気）量及びＥＧＲガス量を知得することが不可欠である。これら新気量及びＥＧＲガス量を知得するには、吸気弁閉タイミングにおける、シリンダの吸気ポート近傍での吸気圧力及びそれの中に占めるＥＧＲガスの分圧を検出する必要がある。
【０００４】
一方で、燃料噴射量は、吸気行程に入る前に既に算定されていなければならない。現実には、吸気行程以前に燃料噴射を開始することが往々にしてあるからである。
【０００５】
上記の事情から、既存の内燃機関制御システムでは、吸気管内圧力の先読みを行っている。即ち、吸気弁閉タイミングよりも前の空気量計算時点で、吸気弁閉タイミングにおける吸気管内圧力の値を予測している（例えば、下記特許文献を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９７６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＥＧＲガス分圧の算出の根拠となるＥＧＲバルブの開度については、吸気弁閉タイミングにおける開度を予測するのではなく、空気量計算時点での実開度をそのまま用いている。
【０００７】
それ故、ＥＧＲバルブを開閉操作している最中に空気量計算が実行された場合には、空気量計算時点でのＥＧＲバルブの開度と吸気弁閉タイミングにおけるそれとの間に乖離が発生し、シリンダに流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算値に誤差が混入してしまう。結果、燃料噴射量が最適な値とならず、オーバーリーンまたはオーバーリッチとなって排気ガスの悪化やエンジン出力の低下等を招くことがあった。
【０００８】
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたもので、シリンダに流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算誤差を低減することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、内燃機関またはこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置であり、シリンダに流入する空気量を決定する所定時点よりも前の計算時点において、当該所定時点での新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を算出するものにおいて、前記計算時点におけるＥＧＲバルブ開度と、前記計算時点から前記所定時点までの時間差と、ＥＧＲバルブの開弁速度または閉弁速度とを基に、前記所定時点におけるＥＧＲバルブ開度を予測することとした。ここで、「シリンダに流入する空気量を決定する所定時点」とは、吸気弁閉タイミング、または、開いていた吸気弁が閉じてゆく期間内にある所定タイミングをいう。
【００１０】
要するに、本発明では、空気量の計算時点において、吸気弁閉タイミング等の所定時点におけるＥＧＲバルブの開度を予測するようにしたのである。本発明によれば、シリンダに流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算誤差を低減することができ、排気ガスの悪化やエンジン出力の低下等の不具合を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シリンダに流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算誤差を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に１気筒の構成を概略的に示した内燃機関１００は、例えば自動車に搭載されるものである。内燃機関１００の吸気系１には、アクセルペダル（図示せず）の踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。シリンダ２上部に形成される燃焼室２１の天井部には点火プラグ８を、吸気マニホルド１２の吸気ポート側端部には燃料噴射弁３を、それぞれ設けている。
【００１３】
内燃機関１００の排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、その下流に三元触媒５２を装着している。そして、吸気系１と排気系５との間を、排気ガス再循環装置６を介して接続している。
【００１４】
排気ガス再循環装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通するＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素とする。ＥＧＲバルブ６２は、その開度操作を通じてＥＧＲ通路６１を還流する排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を制御する。
【００１５】
内燃機関１００及び排気ガス再循環装置６の制御を司る制御装置は、ＥＣＵ４を主体とする。ＥＣＵ４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース４３には、吸気負圧を検出する圧力センサ７１から出力される吸気負圧信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、アイドルスイッチ７４から出力されるＩＤＬ信号ｄ、冷却水温度を検出する水温センサ７６から出力される水温信号ｆ、燃焼圧の変化によりノッキングの状態を検出するノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅ、吸気カムシャフト９１の端部にあるタイミングセンサ９３から出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カムシャフト９２の端部にあるタイミングセンサ９４から２４０°ＣＡ（クランク角度）回転毎に出力される排気カム信号ｈ等が入力される。出力インタフェース４４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してバルブ開度信号ｏ等を出力する。
【００１６】
中央演算装置４１は、予め記憶装置４２に格納されているプログラムを解釈、実行し、以て内燃機関１００の運転を制御する。即ち、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェース４３を介して取得し、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、点火時期、ＥＧＲバルブ６２の開度等を算出して、制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏを出力インタフェース４４を介して印加する。
【００１７】
ＥＣＵ４は、圧力センサ７１から出力される吸気負圧信号ａ、回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、ＥＧＲバルブ６２の開度等を参照し、シリンダ２に流入する新気量及びＥＧＲガス量を推測する。さらに、水温センサ７６から出力される水温信号ｆ等を参照して、要求される燃料噴射量いわばエンジン負荷を演算する。その上で、要求燃料噴射量に相当する燃料噴射時間（燃料噴射弁３に対する通電時間）だけ燃料噴射弁３に信号ｎを入力、吸気系１に燃料を噴射させる。加えて、内燃機関１００の運転状況に応じた目標ＥＧＲ率を達成するのに必要なＥＧＲバルブ６２の開度を演算し、開度信号ｏをＥＧＲバルブ６２に入力、ＥＧＲバルブ６２を操作する。また、ＥＣＵ４は、ノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅをも参照して、内燃機関１００の運転状況及びノッキング状態に応じた点火時期（遅角量または進角量）を演算し、その点火時期に点火プラグ８に信号ｍを入力、シリンダ２内の混合気への点火を行う。
【００１８】
要求燃料噴射量の算定は、吸気行程に入る前に完遂する必要がある。そのために、ＥＣＵ４は、吸気弁閉タイミングよりも前の空気量計算時点において、シリンダ２に流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算を行う。実際には、４ミリ秒ないし８ミリ秒毎に空気量計算を反復実行する。
【００１９】
ＥＣＵ４は、空気量計算時に、吸気弁閉タイミングにおけるＥＧＲバルブ６２の開度を予測し、ひいては、吸気弁閉タイミングにおける吸気ポート近傍での吸気圧力及びそれの中に占めるＥＧＲガスの分圧を予測する。
【００２０】
ＥＧＲバルブ６２の開度の予測方法を、図２を参照して補足する。ＥＣＵ４は、空気量計算時点でのＥＧＲバルブ６２の実開度と、空気量計算時点から吸気弁閉タイミングまでの時間差と、ＥＧＲバルブ６２の開弁速度または閉弁速度と、（目標ＥＧＲ率、目標吸気圧力等を達成するために）吸気弁閉タイミング以降にＥＧＲバルブ６２が実現しているべき（ＥＣＵ４が制御入力として算出した）目標開度とに基づき、吸気弁閉タイミングでのＥＧＲバルブ６２の開度の予測値を計算する。ＥＧＲバルブ６２の開弁速度または閉弁速度、つまりはハードウェア作動特性データは、予めＥＣＵ４の記憶装置４２に格納されている。基本的には、
予測開度＝実開度＋（時間差×開閉速度）
の関係式に則ってＥＧＲバルブ６２の開度の予測値を演算できる。但し、上式の予測開度の値が目標開度を超越する場合、即ち吸気弁閉タイミングが訪れるよりも前に目標開度に到達する場合には、その目標開度がＥＧＲバルブ６２の開度の予測値となる。
【００２１】
吸気弁閉タイミングにおけるＥＧＲバルブ６２の開度の予測値が得られれば、吸気弁閉タイミングにおける吸気圧力及びそれの中に占めるＥＧＲガスの分圧を、既存の内燃機関制御システムと同様にして計算することができる。そして、吸気圧力は新気の分圧とＥＧＲガスの分圧との和であるので、吸気弁閉タイミングにおける吸気圧力及びＥＧＲガス分圧の予測値から、シリンダ２に流入する新気量及びＥＧＲガス量を推算することができる。
【００２２】
本実施形態によれば、内燃機関１００またはこれに付帯する排気ガス再循環装置６を制御する制御装置４であり、シリンダ２に流入する空気量を決定する所定時点（吸気弁閉タイミング）よりも前の計算時点において、当該所定時点での新気の分圧及びＥＧＲガスの分圧を算出するものにおいて、前記計算時点におけるＥＧＲバルブ６２の開度と、前記計算時点から前記所定時点までの時間差と、ＥＧＲバルブ６２の開弁速度または閉弁速度とを基に、前記所定時点におけるＥＧＲバルブ６２の開度を予測することとしたため、シリンダ２に流入する新気量及びＥＧＲガス量の計算誤差を縮小でき、排気ガスの悪化やエンジン出力の低下等の不具合を抑制することが可能になる。
【００２３】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、シリンダ２に流入する空気量を決定する所定時点を吸気弁閉タイミングとしていたが、開いていた吸気弁が閉じてゆく期間内にある所定タイミングを当該所定時点として演算を実行することを妨げない。
【００２４】
また、上記実施形態における内燃機関は火花点火エンジンであったが、これがディーゼルエンジンであっても構わない。
【００２５】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関、排気ガス再循環装置及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】ＥＧＲバルブ開度の予測方法を説明する図。
【符号の説明】
【００２７】
０…内燃機関
４…ＥＣＵ（制御装置）
６…排気ガス再循環装置
６２…ＥＧＲバルブ
【図１】
2010096002.tif 000003
【図２】
2010096002.tif 000004