(57)【要約】非過給域で運転状態が高負荷から低負荷に切り替わり外部ＥＧＲを停止する場合には、ＥＧＲ制御弁（２１）を閉弁するタイミングＴ０１で、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を低負荷過渡時暫定値として吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを一旦縮小する方向に制御する。そして、ＥＧＲ制御弁（２１）の開度の変更により筒内の外部ＥＧＲ率が変化するタイミングＴ３１から、可変動弁機構（２８）の応答時間Δｔ分だけ先行したタイミングＴ２１で吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量の目標値を、上記低負荷過渡時暫定値から低負荷時の目標値に変更する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角して吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角すると共に、上記排気弁の閉時期を遅角して上記吸気弁と上記排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、
内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角すると共に、上記排気弁の閉時期を進角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御する請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度が変更されてから、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置においてＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置で、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してからＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測するものであり、
上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更した際には、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してから上記ディレイ時間経過後に、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更する請求項１〜３、または６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する請求項４〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項４〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは油圧駆動するものであり、油温もしくは冷却水温が低い運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、吸入空気量と、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部におけるＥＧＲ率と、上記ＥＧＲ制御弁から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定される請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、ＥＧＲ率を検知可能なセンサにより検出される請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記バルブタイミングコントロールデバイスによる内部ＥＧＲガス量の調整は、該バルブタイミングコントロールデバイスの動作可能範囲内で実施され、
該バルブタイミングコントロールデバイスの目標値が上記動作可能範囲を越える動きを要求する場合には、上記動作可能範囲の動作限界を限度に内部ＥＧＲガス量の調整を行う請求項１〜１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
スロットル弁の上流側に位置する過給機よりもさらに上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測し、この予測に基づいて機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整する内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機の上流側に排気の一部を還流する内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転状態に応じて排気ガスを吸気系に導入するいわゆるＥＧＲを行うことで、内燃機関の排気性能向上や燃費改善を図る技術が従来から知られている。また、ＥＧＲを行うにあたって、吸気通路に配置された過給機のコンプレッサ上流側に排気の一部を還流させる構成も従来から知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、吸気通路に配置された過給機のコンプレッサ上流側から導入されるＥＧＲガス量が現在よりも増量される運転状態に切り替わった際に、可変バルブタイミング機構によりバルブタイミングを変更して内部ＥＧＲを増加させ、切り替え過渡時に外部ＥＧＲの不足分を内部ＥＧＲにより補う技術が開示されている。【０００４】
しかしながら、この特許文献１においては、可変バルブタイミング機構により内部ＥＧＲを増加させた際に、どのようなタイミングで内部ＥＧＲを増加させるバルブタイミングを終了するのか具体的に開示されていない。そのため、例えば、筒内のＥＧＲ率が目標値に達してから、筒内の外部ＥＧＲ率の過不足分を補う内部ＥＧＲとなるようなバルブタイミングを終了させると、可変動弁機構の動作遅れにより筒内のＥＧＲ率が、目標値に対してオーバシュートまたはアンダーシュートしてしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５０９５７号公報
【発明の概要】
【０００６】
そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、ＥＧＲ制御弁の開度を変更する場合に、目標ＥＧＲ率に内燃機関の筒内のＥＧＲ率を精度良く追従させることができ、運転性が悪化してしまうことを回避できる
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示すシステム図。
【図２】外部ＥＧＲを停止する際の状況を示すタイミングチャート。
【図３】外部ＥＧＲを開始する際の状況を示すタイミングチャート。
【図４】可変動弁機構の制御内容を示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置の全体構成を示すシステム図である。
【００１０】
内燃機関１は、駆動源として自動車等の車両に搭載されるものであって、内燃機関１のシリンダ１ａには、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気コレクタ４ａ及び吸気マニホールド４ｂを介して内燃機関１に接続された吸気通路２には、電動モータによって駆動される電制のスロットル弁５が設けられていると共に、その上流側には吸入空気量を検出するエアフローメータ６、エアクリーナ７が設けられている。排気マニホールド８を介して内燃機関１に接続された排気通路３には、排気浄化用として、三元触媒等の排気触媒９が設けられている。
【００１１】
また、この内燃機関１は、吸気通路２に配置されたコンプレッサ１１と排気通路３に配置されたタービン１２とを同軸上に備えたターボ過給機１０を有している。コンプレッサ１１は、スロットル弁５よりも上流側に位置していると共に、エアフローメータ６よりも下流側に位置している。タービン１２は、排気触媒９よりも上流側に位置している。なお、図１中の１３は、スロットル弁５の上流側に設けられたインタークーラである。
【００１２】
吸気通路２には、コンプレッサ１１を迂回してコンプレッサ１１の上流側と下流側とを接続するリサーキュレーション通路１４が接続されている。リサーキュレーション通路１４には、リサーキュレーション通路１４内の吸気流量を制御する電制のリサーキュレーション弁１５が介装されている。リサーキュレーション弁１５は、電動モータによって駆動される。なお、リサーキュレーション弁１５としては、コンプレッサ１１下流側の圧力が所定圧力以上となったときのみ開弁するようないわゆる逆止弁を用いることも可能である。
【００１３】
排気通路３には、タービン１２を迂回してタービン１２の上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路１６が接続されている。排気バイパス通路１６には、排気バイパス通路１６内の排気流量を制御する電制のウエストゲート弁１７が介装されている。ウエストゲート弁１７は、電気モータによって駆動される。そのため、過給域においては、ウエストゲート弁１７の開度を調整することで、過給圧が制御可能となり、ウエストゲート弁１７の開度に応じて吸入空気量を制御することが可能となっている。
【００１４】
また、内燃機関１は、排気還流（ＥＧＲ）が実施可能なものであって、排気通路３と吸気通路２との間には、ＥＧＲ通路２０が設けられている。ＥＧＲ通路２０は、その一端が排気触媒９の下流側の位置で排気通路３に接続され、その他端がエアクリーナ７の下流側となりコンプレッサ１１の上流側となる位置で吸気通路２に接続されている。このＥＧＲ通路２０には、電制のＥＧＲ制御弁２１とＥＧＲクーラ２２が介装されている。ＥＧＲ制御弁２１は電動モータによって駆動される。また、ＥＧＲ制御弁２１の開度は、運転条件に応じた目標ＥＧＲ率が得られるように、コントロールユニット２５によって制御される。
【００１５】
コントロールユニット２５は、上述したエアフローメータ６の検出信号のほか、クランクシャフト（図示せず）のクランク角を検出するクランク角センサ２６、アクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ２７等のセンサ類の検出信号が入力されている。
【００１６】
コントロールユニット２５は、これらの検出信号に基づいて、内燃機関１の点火時期や空燃比等の制御を実施すると共に、ＥＧＲ制御弁２１の開度を制御して排気通路３から吸気通路２に排気の一部を還流する排気還流制御（ＥＧＲ制御）を実施している。
【００１７】
また、コントロールユニット２５は、スロットル弁５、リサーキュレーション弁１５、ウエストゲート弁１７の開度も運転条件に応じて制御している。
【００１８】
そして、過給域においては、スロットル弁５の開度を全開とし、ウエストゲート弁１７の開度を制御することで、機関要求トルクを実現するために必要な新気が筒内に供給されるよう制御する。非過給域においては、ウエストゲート弁１７の開度を所定の一定開度とし、スロットル弁５の開度を、機関要求トルクを実現するために必要な新気が筒内に供給されるよう制御する。つまり、過給域では、ウエストゲート弁１７が吸入空気量を制御し、非過給域では、スロットル弁５が吸入空気量を制御する。
【００１９】
また、本実施例においては、内燃機関１の吸気弁（図示せず）を駆動する動弁機構が、吸気弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスとしての可変動弁機構２８となっている。可変動弁機構２８は、種々の形式のものが公知であるが、本実施例では、吸気弁の作動角（開閉期間）の中心角を連続的に遅進させることで吸気弁の開時期を変更可能な形式のものとなっている。この可変動弁機構２８は、コントロールユニット２５により制御されており、吸気弁の開時期を変更することで、吸気弁の開弁期間と排気弁（図示せず）の開弁期間とが重なり合うバルブオーバーラップ量を変化させることが可能となっている。
【００２０】
ここで、筒内のＥＧＲ率は、ＥＧＲ制御弁２１に開弁することで導入される外部ＥＧＲと、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップによる内部ＥＧＲ（筒内の残留ガス量）と、によって決定される。本実施例では、便宜上、吸気系の任意の位置における全てのガスに対する外部ＥＧＲの割合を外部ＥＧＲ率、筒内の全てのガスに対する内部ＥＧＲの割合を内部ＥＧＲ率、筒内の外部ＥＧＲ率と筒内の内部ＥＧＲ率の和を筒内のトータルＥＧＲ率（筒内トータルＥＧＲ率）とする。
【００２１】
本実施例では、ＥＧＲを実施する場合には、高負荷状態では主として外部ＥＧＲを導入し、低負荷状態では主として内部ＥＧＲを導入している。つまり、高負荷状態でＥＧＲを実施する場合には、ＥＧＲ制御弁２１の開度を相対的に大きくし、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を相対的に小さくしている。また、低負荷状態でＥＧＲを実施する場合には、ＥＧＲ制御弁２１の開度を相対的に小さくし、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を相対的に大きくしている。
【００２２】
このような内燃機関１において、例えば非過給域で運転状態が高負荷から低負荷に切り替わり外部ＥＧＲを停止する場合、外部ＥＧＲを調整するＥＧＲ制御弁２１は閉弁され、内部ＥＧＲを調整する吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップは相対的に大きくなるよう制御されることになる。
【００２３】
しかしながら、図２中に特性線Ｅｃで示すように、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更してから実際に筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるまでに応答遅れが生じる。そのため、図２中に破線で示すように、ＥＧＲ制御弁２１を閉弁するタイミングＴ０１で、可変動弁機構２８の目標値（指令値）を吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを拡大する（低負荷時の目標バルブオーバーラップ量とする）ように変更すると、筒内の外部ＥＧＲ率が変化（減少）する前に、筒内の内部ＥＧＲ率が変化（増加）することになり、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく上回ってしまうことになる。
【００２４】
また、図２中に一点鎖線で示すように、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更するタイミングＴ０１で可変動弁機構２８の目標値（指令値）を吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を現在のバルブオーバーラップ量よりも小さい低負荷過渡時暫定値に変更し、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更してから筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるタイミングＴ３１で上記低負荷過渡時暫定値から低負荷時の目標値に変更すれば、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更後に筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく上回ってしまうことは抑制できる。しかしながら、可変動弁機構２８には、目標値を変更してから実際に吸気弁の開時期が変化し始めるまでに応答遅れがあるため（吸気弁の開時期が変化し始めるのはタイミングＴ１１）、筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるタイミングＴ３１以降に、筒内の外部ＥＧＲ率の変化（減少）に対して筒内の内部ＥＧＲ率の変化（増加）が追従せず、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく下回ってしまうことになる。なお、低負荷過渡時暫定値は、ＥＧＲ制御弁２１を閉じる場合に、筒内トータルＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大きくならないように設定されるものであり、ＥＧＲ制御弁２１を閉弁する際のバルブオーバーラップ量よりも小さい値となる。
【００２５】
そこで、例えば非過給域で運転状態が高負荷から低負荷に切り替わり外部ＥＧＲを停止する場合には、図２に実線で示すように、スロットル弁５の開度が小さくなりＥＧＲ制御弁２１を閉弁するタイミングＴ０１で、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を低負荷時の目標値に変更するのではなく、上記低負荷過渡時暫定値として吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを一旦縮小する方向に制御することで、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更後に筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく上回ってしまうことを抑制する。
【００２６】
そして、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更により筒内の外部ＥＧＲ率が変化するタイミングＴ３１から、可変動弁機構２８の応答時間Δｔ（可変動弁機構２８の目標値を変更してから実際に吸気弁の開時期が変化して吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量が変化し始めるまでの時間）分だけ先行したタイミングＴ２１にＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置のＥＧＲ率を可変動弁機構２８の制御に反映させる。つまり、ＥＧＲ制御弁２１の閉弁により上記所定位置における外部ＥＧＲ率が変化するタイミングＴ２１で、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量の目標値を、上記低負荷過渡時暫定値から低負荷時の目標値に変更する。
【００２７】
これによって、筒内の外部ＥＧＲ率の変化（減少）に、筒内の内部ＥＧＲ率の変化（増加）を追従させることができ、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく下回ってしまうことを抑制して、運転性が悪化してしまうことを回避できる。
【００２８】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、例えば、吸入空気量と、ＥＧＲ通路２０と吸気通路２との合流部３１におけるＥＧＲ率と、ＥＧＲ制御弁２１から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定される。また、上記所定位置のＥＧＲ率は、センサで直接検知するようにしてもよい。
【００２９】
なお、上記所定位置は吸気系の仕様に応じて規定される位置となる。また、図２中において特性線Ｅｆは、上記所定位置における推定ＥＧＲ率の変化を示すものである。図２中において特性線Ｅｔは、筒内トータルＥＧＲ率の目標値を示すものである。
【００３０】
また、ＥＧＲ制御弁２１の開度が変更されてから上記所定位置でＥＧＲ率が変化し始めるまでのディレイ時間Ｔｄを予測して、このディレイ時間Ｔｄ経過後に吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量の目標値を上記低負荷過渡時暫定値から低負荷時の目標値へ変更するようにしても、筒内の外部ＥＧＲ率の変化（減少）に、筒内の内部ＥＧＲ率の変化（増加）を追従させることができる。ディレイ時間Ｔｄは、例えば、吸入空気量と、ＥＧＲ制御弁２１から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定可能である。
【００３１】
一方、このような内燃機関１において、例えば非過給域で運転状態が低負荷から高負荷に切り替わり外部ＥＧＲを停止した状態から外部ＥＧＲを開始するような場合、外部ＥＧＲを調整するＥＧＲ制御弁２１は開弁され、内部ＥＧＲを調整する吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップは相対的に小さくなるよう制御されることになる。
【００３２】
しかしながら、図３中に特性線Ｅｃで示すように、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更してから実際に筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるまでに応答遅れが生じる。そのため、図３に破線で示すように、ＥＧＲ制御弁２１を開弁するタイミングＴ０２で、可変動弁機構２８の目標値（指令値）を吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを縮小する（高負荷時の目標バルブオーバーラップ量とする）ように変更すると、筒内の外部ＥＧＲ率が変化（増加）する前に、筒内の内部ＥＧＲ率が変化（減少）することになり、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく下回ってしまうことになる。なお、図３中において特性線Ｅｆは、上記所定位置における推定ＥＧＲ率の変化を示すものである。図３中において特性線Ｅｔは、筒内トータルＥＧＲ率の目標値を示すものである。
【００３３】
また、図３中に一点鎖線で示すように、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更するタイミングＴ０２で可変動弁機構２８の目標値（指令値）を吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を現在のバルブオーバーラップ量よりも大きい高負荷過渡時暫定値に変更し、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更してから筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるタイミングＴ３２で上記高負荷過渡時暫定値から高負荷時の目標値に変更すれば、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更後に筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく下回ってしまうことは抑制できる。しかしながら、上述したように可変動弁機構２８の動作には応答遅れがあるため（吸気弁の開時期が変化し始めるのはタイミングＴ１２）、筒内の外部ＥＧＲ率に変化が現れるタイミングＴ３２以降に、筒内の外部ＥＧＲ率の変化（増加）に対して筒内の内部ＥＧＲ率の変化（減少）が追従せず、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく上回ってしまうことになる。なお、高負荷過渡時暫定値は、ＥＧＲ制御弁２１を開く場合に、筒内トータルＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも小さくならないように設定されるものであり、ＥＧＲ制御弁２１を開弁する際のバルブオーバーラップ量よりも大きい値となる。
【００３４】
そこで、例えば非過給域で運転状態が低負荷から高負荷に切り替わり外部ＥＧＲを開始する場合には、図３に実線で示すように、スロットル弁５の開度が大きくなりＥＧＲ制御弁２１を開弁するタイミングＴ０２で、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量を高負荷時の目標値に変更するのではなく、上記高負荷過渡時暫定値として吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップを一旦拡大する方向に制御することで、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更後に筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく下回ってしまうことを抑制する。
【００３５】
そして、ＥＧＲ制御弁２１の開度の変更により筒内の外部ＥＧＲ率が変化するタイミングＴ３２から、上述した可変動弁機構２８の応答時間Δｔ分だけ先行したタイミングＴ２２にＥＧＲ率が変化する上記所定位置のＥＧＲ率を可変動弁機構２８の制御に反映させる。つまり、ＥＧＲ制御弁２１の開弁により上記所定位置における外部ＥＧＲ率が変化するタイミングＴ２２で吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量の目標値を、上記高負荷過渡時暫定値から高負荷時の目標値に変更する。
【００３６】
これによって、筒内の外部ＥＧＲ率の変化（増加）に、筒内の内部ＥＧＲ率の変化（減少）を追従させることができ、筒内トータルＥＧＲ率が過渡的に目標とするＥＧＲ率を大きく上回ってしまうことを抑制して、運転性が悪化してしまうことを回避できる。
【００３７】
なお、ＥＧＲ制御弁２１の開度が変更されてから上記所定位置でＥＧＲ率が変化し始めるまでのディレイ時間Ｔｄを予測して、このディレイ時間Ｔｄ経過後に吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップ量の目標値を上記高負荷過渡時暫定値から高負荷時の目標値へ変更するようにしても、筒内の外部ＥＧＲ率の変化に、筒内の内部ＥＧＲ率の変化を追従させることができる。
【００３８】
また、可変動弁機構２８の上記応答時間Δｔが変化するような場合には、この応答時間Δｔに応じて上記所定位置を変更するようにしてもよい。例えば、可変動弁機構２８が油圧駆動するものである場合には、油温や冷却水温が低くなるほど、可変動弁機構２８の応答速度が相対的に遅くなるので、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側となるように変更すればよい。
【００３９】
そして、可変動弁機構２８による内部ＥＧＲガス量の調整は、可変動弁機構２８の動作可能範囲内で実施されるものであり、可変動弁機構２８の目標値が上記動作可能範囲を越える動きを要求する場合には、上記動作可能範囲の動作限界を限度に内部ＥＧＲガス量の調整が行われる。つまり、コントロールユニット２５は、算出された可変動弁機構２８の目標値が吸気弁の開時期を最進角位置よりもさらに進角させるような場合、吸気弁の開時期を最進角位置とするように可変動弁機構２８を制御する。また、コントロールユニット２５は、算出された可変動弁機構２８の目標値が吸気弁の開時期を最遅角位置よりもさらに遅角させるような場合、吸気弁の開時期を最遅角位置とするように可変動弁機構２８を制御する。
【００４０】
図４は、上述した実施例における可変動弁機構２８の制御内容を示したブロック図である。Ｓ１では、エンジン回転数と吸入空気量から定常状態における可変動弁機構２８の基本目標値（バルブタイミング）を算出する。Ｓ２では、運転条件によって決まる目標ＥＧＲ率と、吸入空気量と、ＥＧＲ制御弁２１から吸気系内の上記所定位置に至る流路の体積と、を用いて吸気系の上記所定位置におけるＥＧＲ率を算出する。Ｓ３では、Ｓ２で算出されたＥＧＲ率と、運転条件によって決まる目標ＥＧＲ率との差異（乖離量）を算出する。Ｓ４では、Ｓ３で算出された乖離量とエンジン回転数とを用いて、吸気系内の上記所定位置におけるＥＧＲ率がＳ２で算出されたＥＧＲ率となるように、可変動弁機構２８の定常状態での目標値に対するバルブタイミング補正量を算出する。Ｓ５では、Ｓ１で算出された基本目標値を、Ｓ４で算出されたバルブタイミング補正量で補正し、可変動弁機構２８の目標値として設定する。
【００４１】
なお、上述した実施例では、吸気弁側の動弁機構のみを可変動弁機構としたが、排気弁を駆動する動弁機構にも、排気弁のリフト中心角の位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させることで排気弁の開時期を変更可能な可変動弁機構を適用し、内部ＥＧＲを増加させる場合には吸気弁側の可変動弁機構で吸気弁の開時期を進角すると共に、排気弁側の可変動弁機構で排気弁の閉時期を遅角して吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを増大させるようにしてもよい。吸気弁側の動弁機構及び排気弁側の動弁機構としては、吸気弁または排気弁のリフト量と作動角とを両者同時かつ連続的に拡大縮小させることが可能な可変動弁機構であってもよい。
【００４２】
また、上述した実施例では、非過給時の場合のバルブタイミングコントロールデバイスについて説明しているが、過給時の場合にも、ＥＧＲ制御弁２１の開度を変更する際には、非過給時と同様にバルブタイミングコントロールデバイスである可変動弁機構２８を制御すれば、筒内の外部ＥＧＲ率の変化に、筒内の内部ＥＧＲ率の変化を追従させることができ、筒内トータルＥＧＲ率が目標値から大きく乖離してしまうことを抑制できる。
【図１】
2014017189.tif 000003
【図２】
2014017189.tif 000004
【図３】
2014017189.tif 000005
【図４】
2014017189.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月21日(2013.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整する内燃機関の制御装置において、
ＥＧＲ率を減少させる際には、ＥＧＲ制御弁の弁開度を小さくし、上記バルブタイミングコントロールデバイスにより吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを減少させるとともに、筒内の外部ＥＧＲ率が減少するタイミングで上記バルブオーバーラップを増加させ、
ＥＧＲ率を増加させる際には、ＥＧＲ制御弁の弁開度を大きくし、上記バルブオーバーラップを増加させるとともに、筒内の外部ＥＧＲ率が増加するタイミングで上記バルブオーバーラップを減少させる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項３】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度が変更されてから、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置においてＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項５】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置で、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してからＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測するものであり、
上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更した際には、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してから上記ディレイ時間経過後に、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項６】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項７】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項８】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度が変更されてから、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置においてＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項９】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置で、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してからＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測するものであり、
上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更した際には、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してから上記ディレイ時間経過後に、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角して吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角すると共に、上記排気弁の閉時期を遅角して上記吸気弁と上記排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、
内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角すると共に、上記排気弁の閉時期を進角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは油圧駆動するものであり、油温もしくは冷却水温が低い運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項６〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、吸入空気量と、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部におけるＥＧＲ率と、上記ＥＧＲ制御弁から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定される請求項２、３、６、７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、ＥＧＲ率を検知可能なセンサにより検出される請求項２、３、６、７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
上記バルブタイミングコントロールデバイスによる内部ＥＧＲガス量の調整は、該バルブタイミングコントロールデバイスの動作可能範囲内で実施され、
該バルブタイミングコントロールデバイスの目標値が上記動作可能範囲を越える動きを要求する場合には、上記動作可能範囲の動作限界を限度に内部ＥＧＲガス量の調整を行う請求項１〜１４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
スロットル弁の上流側に位置する過給機よりもさらに上流側から排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測し、この予測に基づいて機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
ＥＧＲ率を減少させる際には、ＥＧＲ制御弁の弁開度を小さくし、上記バルブタイミングコントロールデバイスにより吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを減少させるとともに、筒内の外部ＥＧＲ率が減少するタイミングで上記バルブオーバーラップを増加させ、
ＥＧＲ率を増加させる際には、ＥＧＲ制御弁の弁開度を大きくし、上記バルブオーバーラップを増加させるとともに、筒内の外部ＥＧＲ率が増加するタイミングで上記バルブオーバーラップを減少させる内燃機関の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月29日(2014.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側へ排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側へ排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度が変更されてから、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置においてＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する吸気系の所定位置で、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してからＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測するものであり、
上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更した際には、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してから上記ディレイ時間経過後に、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角して吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角すると共に、上記排気弁の閉時期を遅角して上記吸気弁と上記排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、
内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角すると共に、上記排気弁の閉時期を進角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは油圧駆動するものであり、油温もしくは冷却水温が低い運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、吸入空気量と、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部におけるＥＧＲ率と、上記ＥＧＲ制御弁から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定される請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、ＥＧＲ率を検知可能なセンサにより検出される請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記バルブタイミングコントロールデバイスによる内部ＥＧＲガス量の調整は、該バルブタイミングコントロールデバイスの動作可能範囲内で実施され、
該バルブタイミングコントロールデバイスの目標値が上記動作可能範囲を越える動きを要求する場合には、上記動作可能範囲の動作限界を限度に内部ＥＧＲガス量の調整を行う請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
スロットル弁の上流側に位置する過給機よりも上流側へ排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測し、この予測に基づいて機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測し、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間に応じて上記所定位置を変更する内燃機関の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月19日(2015.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側へ排気の一部をＥＧＲとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となり、上記シリンダよりも上流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、
上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなるほど上記所定位置を上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する位置である上記所定位置でのＥＧＲ率を予測するものである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
スロットル弁の上流側に位置する過給機と、該過給機よりも上流側へ排気の一部をＥＧＲとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、上記ＥＧＲ通路の途中に配置されたＥＧＲ制御弁と、を備えた内燃機関の制御装置において、
上記ＥＧＲ制御弁の開度が変更されてから、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となり、上記シリンダよりも上流側となる吸気系の所定位置においてＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測する予測手段と、
機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、
上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してから上記ディレイ時間経過後に、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更して上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなるほど上記所定位置を上流側に変更する内燃機関の制御装置。
【請求項５】
上記予測手段は、上記ＥＧＲ制御弁の開度の変更により上記シリンダ内のＥＧＲ率が変化するタイミングよりも上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでのバルブタイミングコントロールデバイス応答時間分だけ早いタイミングでＥＧＲ率が変化する上記所定位置で、上記ＥＧＲ制御弁の開度を変更してからＥＧＲ率が変化するまでのディレイ時間を予測する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなる運転条件では、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角して吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは、吸気弁の開時期と排気弁の閉時期を変更するものであり、
内部ＥＧＲを増加させる場合には上記吸気弁の開時期を進角すると共に、上記排気弁の閉時期を遅角して上記吸気弁と上記排気弁とのバルブオーバーラップを増大させ、
内部ＥＧＲを減少させる場合には上記吸気弁の開時期を遅角すると共に、上記排気弁の閉時期を進角して上記バルブオーバーラップを減少させる請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
上記バルブタイミングコントロールデバイスは油圧駆動するものであり、油温もしくは冷却水温が低くなる運転条件ほど、上記所定位置を相対的に吸気系内の上流側に変更する請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、吸入空気量と、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部におけるＥＧＲ率と、上記ＥＧＲ制御弁から上記所定位置に至る流路の体積とに基づいて推定される請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
上記所定位置におけるＥＧＲ率は、ＥＧＲ率を検知可能なセンサにより検出される請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
上記バルブタイミングコントロールデバイスによる内部ＥＧＲガス量の調整は、該バルブタイミングコントロールデバイスの動作可能範囲内で実施され、
該バルブタイミングコントロールデバイスの目標値が上記動作可能範囲を越える動きを要求する場合には、上記動作可能範囲の動作限界を限度に内部ＥＧＲガス量の調整を行う請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
スロットル弁の上流側に位置する過給機よりも上流側の吸気通路に排気の一部をＥＧＲとして還流するＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測し、この予測に基づいて機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整する内燃機関の制御方法であって、
上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となり、上記シリンダよりも上流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測し、上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなるほど上記所定位置を上流側に変更する内燃機関の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、ＥＧＲ制御弁の開度の変更によって生じる内燃機関のシリンダ内のＥＧＲ率の変化を先取りして予測するＥＧＲ率予測手段と、機関弁のバルブタイミングを変更可能なバルブタイミングコントロールデバイスと、を有し、上記ＥＧＲ率予測手段での予測に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記シリンダ内のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率となるように内部ＥＧＲガス量を調整し、上記ＥＧＲ率予測手段は、上記ＥＧＲ通路と上記吸気通路との合流部よりも下流側となり、上記シリンダよりも上流側となる吸気系の所定位置でのＥＧＲ率を予測するものであり、上記所定位置におけるＥＧＲ率に基づいて上記バルブタイミングコントロールデバイスを制御し、上記所定位置は、上記バルブタイミングコントロールデバイスの目標値を変更してから機関弁のバルブタイミングが変化するまでの時間が長くなるほど上流側に変更されることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、ＥＧＲ制御弁の開度を変更する場合に、目標ＥＧＲ率に内燃機関の筒内のＥＧＲ率を精度良く追従させることができ、運転性が悪化してしまうことを回避できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
内燃機関１は、駆動源として自動車等の車両に搭載されるものであって、内燃機関１のシリンダ１ａには、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気マニホールド４を介して内燃機関１に接続された吸気通路２には、電動モータによって駆動される電制のスロットル弁５が設けられていると共に、その上流側には吸入空気量を検出するエアフローメータ６、エアクリーナ７が設けられている。排気マニホールド８を介して内燃機関１に接続された排気通路３には、排気浄化用として、三元触媒等の排気触媒９が設けられている。
【国際調査報告】
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