(57)【要約】【課題】スカベンジングモードと低圧ＥＧＲモードとを併用した内燃機関における動作において耐ノック性を向上させる。【解決手段】内燃機関は、吸気バルブと、排気バルブと、排気を前記吸気バルブを介して再循環させるためのＥＧＲバルブとを備える。内燃機関制御装置は、前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び前記ＥＧＲバルブを駆動する弁駆動装置と、前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させる第１動作モードから、前記排気を前記吸気バルブを介して再循環させる第２動作モードに移行する場合において、前記第２動作モードへの移行のために前記ＥＧＲバルブを開弁した後、前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させるオーバーラップ動作を実行する期間を、ＥＧＲガスの遅れに応じて変更するよう前記弁駆動装置を制御するオーバーラップ制御部とを備える。【選択図】図２
2019163735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと、排気バルブと、排気を前記吸気バルブを介して再循環させるためのＥＧＲバルブとを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び前記ＥＧＲバルブを駆動する弁駆動装置と、
前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させる第１動作モードから、前記排気を前記吸気バルブを介して再循環させる第２動作モードに移行する場合において、前記第２動作モードへの移行のために前記ＥＧＲバルブを開弁した後、前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させるオーバーラップ動作を実行する期間を、ＥＧＲガスの遅れに応じて変更するよう前記弁駆動装置を制御するオーバーラップ制御部と
を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲガスの遅れを推定するＥＧＲ遅れ推定部を更に備え、
前記オーバーラップ制御部は、前記ＥＧＲ遅れ推定部での推定結果に従って前記オーバーラップ動作を実行する期間を変更する、請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記オーバーラップ制御部は、複数のサイクルの中の第１のサイクルにおけるよりも、前記複数のサイクルの中で前記第１のサイクルよりも後の第２のサイクルにおいて前記オーバーラップ動作におけるオーバーラップ幅が短くなるよう前記弁駆動装置を制御する、請求項２記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記第２動作モードへの移行のために前記ＥＧＲバルブを開弁した後、前記内燃機関の点火プラグの進角量を増加させるタイミングを、前記ＥＧＲ遅れ推定部の推定結果に従って変更する、請求項２または３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関に吸入される吸入空気の流量を測定する流量センサと、
前記オーバーラップ動作により前記内燃機関にトラップされるトラップ空気量を計測するトラップ空気量演算部を更に備え、
前記トラップ空気量演算部は、前記内燃機関にトラップされず吹き抜ける吹き抜け量を、前記オーバーラップ動作に関する情報に従って推定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料消費量や排気有害成分に関する規制が強化されており、今後もますます厳しくなる傾向にある。特に燃料消費量については、排出される二酸化炭素が地球温暖化へ与える影響が大きいことから、更に低燃費化が求められている。例えば、内燃機関が低回転で且つ高負荷状態のときに、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁するオーバーラップ量を大きくすることにより、内燃機関の吸気側と排気側の差圧によりいわゆるスカベンジング効果（筒内掃気）を促進させるスカベンジング動作を実行可能な制御装置が知られている。また、一方で、ＥＧＲバルブを開弁させて排気ガスを吸気口側に再循環させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）モードを実行可能な制御装置も知られている。また、両モードを１つのエンジンの中で併用した制御装置も、例えば特許文献１により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９９８９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、スカベンジングモードと低圧ＥＧＲモードとを併用した内燃機関における動作において耐ノック性を向上させ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】
【０００５】
本発明は、内燃機関を制御する内燃機関制御装置である。内燃機関は、吸気バルブと、排気バルブと、排気を前記吸気バルブを介して再循環させるためのＥＧＲバルブとを備える。内燃機関制御装置は、前記吸気バルブ、前記排気バルブ及び前記ＥＧＲバルブを駆動する弁駆動装置と、前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させる第１動作モードから、前記排気を前記吸気バルブを介して再循環させる第２動作モードに移行する場合において、前記第２動作モードへの移行のために前記ＥＧＲバルブを開弁した後、前記吸気バルブと前記排気バルブとを同時に開弁させるオーバーラップ動作を実行する期間を、ＥＧＲガスの遅れに応じて変更するよう前記弁駆動装置を制御するオーバーラップ制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スカベンジングモードと低圧ＥＧＲモードとを併用した内燃機関における動作において耐ノック性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を備えた内燃機関の基本構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態のＥＣＵ２００の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の内燃機関の制御装置のコンセプトを説明するグラフである。
【図４】比較例の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】第１の実施の形態の動作を示す概略図である。
【図８】第２の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】第３の実施の形態の概要を説明する模式図である。
【図１０】第３の実施の形態の制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１１】第３の実施の形態の効果を説明するグラフである。
【図１２】第３の実施の形態の効果を説明するグラフである。
【図１３】第３の実施の形態の効果を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本実施の形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施の形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
【０００９】
本実施の形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を備えた内燃機関の基本構成を示している。
図１において、制御対象としての内燃機関１００は、燃料噴射制御装置としてのＥＣＵ２００と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３００とにより制御される。
【００１１】
内燃機関１００は、シリンダ内にピストン１０１、吸気バルブ１０２、排気バルブ１０３を備えている。内燃機関１００は、一例としては、複数、例えば４個の気筒（シリンダ）を有した内燃機関とすることができるが、図１は、複数の気筒のうちの１つの気筒のみを代表的に図示している。
【００１２】
シリンダヘッドには点火プラグ１０５と点火コイル１０６が備えられている。更に、シリンダヘッドには、シリンダ内の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０７が設けられている。図示は省略するが、シリンダのウォータジャケットには冷却水の水温センサが備えられていてもよい。
【００１３】
また、吸気バルブ１０２の上流側には、内燃機関１００に吸入される空気を導入するための吸気管１１０が設けられ、排気バルブ１０３の下流側には、シリンダから排出される排気ガスを排出するための排気管１１１が設けられている。
【００１４】
吸気管１１０には、吸気を冷却するインタークーラ１１２、アクセル開度に応じて吸気量を調節するスロットルバルブ１１３、及び吸気の流れを調節するためのサージタンク１１４が設けられている。
【００１５】
また、排気管１１１は、排気通路１２１に連通されており、この排気通路１２１には、三元触媒１２３と、空燃比センサ１２４と、タービン１２５ｂとが設けられている。三元触媒１２３は、排気ガスを浄化するためのものであり、空燃比センサ１２４は、排気ガスの空燃比を検出するセンサである。また、タービン１２５ｂは、排気ガスのエネルギを利用してコンプレッサ１２５ａを駆動するための駆動力を発生させる。
【００１６】
なお、排気通路１２１は、三元触媒１２３の下流側でＥＧＲ配管１２６に分岐されている。このＥＧＲ配管１２６は、排気ガスをＥＧＲガスとして吸気側に還流（再循環）させるための配管である。ＥＧＲ配管１２６には、ＥＧＲを冷却するＥＧＲクーラ１２７と、ＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ１２８と、ＥＧＲバルブ１２８の前後の圧力を計測する圧力センサ１３３が備えられている。また、排気通路１２１の更に下流には、三元触媒１２３とは別の三元触媒１２９が備えられている。
【００１７】
吸気管１１０は、コンプレッサ１２５ａの側において吸気通路１３０に連通されている。この吸気通路１３０には、空気流量を計測する質量流量計１３１と、吸気圧を調整する圧力調整バルブ１３２とが設けられている。前述のＥＧＲ配管１２６は、この吸気通路１３０に接続されている。また、吸気管１１０には、吸気側の混合ガス（吸気通路１３０から供給された吸入空気とＥＧＲガスとを混合させたガス）の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１３４が設けられている。
【００１８】
ＥＣＵ２００は、アクセル開度センサ３００の検出信号や各種センサ信号に基づいて要求トルクを演算する。ＥＣＵ２００は各種センサの出力から得られる内燃機関１００の運転状態に基づいて、圧力調整バルブ１３２の開度、スロットルバルブ１１３の開度、燃料噴射弁１０７の噴射パルス期間、点火プラグ１０５の点火時期、吸気バルブ１０２および排気バルブ１０３の開閉時期、ＥＧＲバルブ１２８の開度などの内燃機関１００の主要な作動量を演算する。
【００１９】
混合ガスは、インタークーラ１１２、吸気管１１０、サージタンク１１４を通り吸気バルブ１０２を経て燃焼室Ｒ１内に流入する。この混合ガスは、燃料噴射弁１０７から噴射された燃料とともに、燃焼室Ｒ１内に混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ１０５から発生される火花により着火・燃焼する。その混合気の燃焼による燃焼圧により、ピストン１０１が押し下げられ、内燃機関１００の駆動力となる。
【００２０】
燃焼後の排気ガスは、排気バルブ１０３、排気管１１１、タービン１２５ｂを経て三元触媒１２３に送られ、三元触媒１２３内でＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ成分が浄化された後、排気通路１２１を経て三元触媒１２９で再度浄化されて外部に排出される。
【００２１】
また、排気ガスの一部は、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ配管１２６、ＥＧＲクーラ１２７、ＥＧＲバルブ１２８を経て吸気通路１３０に導入され、この導入領域で吸入空気とＥＧＲガスとが合流される。吸入空気とＥＧＲガスからなる混合ガスは、吸気管１１０等を通過して燃焼室Ｒ１に到達する。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態のＥＣＵ２００の構成を、機能ブロック図により示している。
ＥＣＵ２００は、入力回路２０１、ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０３、ＲＯＭ２０４、入出力ポート２０５、ＥＧＲ遅れ推定部２０６、オーバーラップ指令信号生成部２０７、及び各種駆動回路２０８〜２１３から大略構成されている。
【００２３】
入力回路２０１は、各種センサから検出信号の入力を受けるインタフェース回路である。ＣＰＵ２０２は、ＥＣＵ２００の全体の制御を司る演算制御回路である。ＲＡＭ２０３は入出力される各種データを一時記憶するための記憶部である。ＲＯＭ２０４は、演算処理内容を記述した制御プログラムを記憶する。入出力ポート２０５は、入力回路２０１から入力される検出信号をＲＡＭ２０３を介して（一時記憶させた後）ＣＰＵ２０２に入力させるとともに、ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０３、ＲＯＭ２０４から転送された信号を各種駆動回路２０８〜２１３に向けて出力する機能を有する。入力回路２０１に送られる検出信号のうち、アナログ信号で入力される検出信号は、入力回路２０１に設けられたＡ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル信号に変換されてから入力される。
【００２４】
駆動回路２０８〜２１３は、一例として、圧力調整バルブ駆動回路２０８、スロットルバルブ駆動回路２０９、可変バルブ機構(ＶＴＣ)駆動回路２１０、燃料噴射弁駆動回路２１１、点火信号出力回路２１２、及びＥＧＲバルブ駆動回路２１３を備える。圧力調整バルブ駆動回路２０８は、圧力調整バルブ１３２を駆動するアクチュエータである。また、スロットルバルブ駆動回路２０９は、スロットルバルブ１１３を駆動するアクチュエータである。ＶＴＣ駆動回路２１０は、吸気バルブ１０２及び排気バルブ１０３を駆動するアクチュエータ（弁駆動回路）である。燃料噴射弁駆動回路２１１は、燃料噴射弁１０７を駆動するアクチュエータである。点火信号出力回路２１２は、点火プラグ１０５を点火させるための点火信号を出力する。ＥＧＲバルブ駆動回路２１３は、ＥＧＲバルブ１２８を駆動するアクチュエータ（弁駆動回路）である。
【００２５】
図３を参照して、この第１の実施の形態の内燃機関の制御装置のコンセプトを説明する。
この第１の実施の形態の内燃機関１００は、ＷＯＴ（Wide-Open Throttle）付近の高負荷域で且つ低回転速度の状態では、スカベンジングモード（第１動作モード）を実行するよう、ＥＣＵ２００により制御される。スカベンジングモードは、１サイクル（吸気、圧縮、燃焼、排気）の中で吸気バルブ１０２、排気バルブ１０３が同時に開弁されるオーバーラップ期間を設けることで、吸気管１１０から排気管１１１に空気を吹き抜けさせて燃焼室に滞留する残留ガスを掃き出す動作モードである。燃焼室Ｒ１内の残留ガスが外部に掃出されることにより、燃焼室Ｒ１内の温度が低下し、耐ノック性が向上する。
【００２６】
一方、この第１の実施の形態の内燃機関１００では、ＷＯＴ付近の高負荷域で運転を継続して回転速度が増加し、所定値以上の回転速度（高回転速度）の状態が得られたら、スカベンジングモード（第１動作モード）に替えて低圧ＥＧＲモード（第２動作モード）を実行するよう、ＥＣＵ２００による制御が行われる。低圧ＥＧＲモードでは、ＥＧＲ配管１２６等から排気ガスが吸気管１１０側に再循環され、これにより、燃焼室Ｒ１内の温度が低下させることができ、耐ノック性が向上する。
【００２７】
このように、この第１の実施の形態の内燃機関１００では、ＷＯＴ付近の高負荷域においては、低回転速度の領域ではスカベンジングモードが実行され、高回転速度の領域では低圧ＥＧＲモードが実行される。ＥＣＵ２００は、各種センサの出力に基づき、高負荷域において、所定の閾値回転速度に達したことがＥＣＵ２００により検知されると、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードに切り替える指令信号を入出力ポート２０５に向けて出力する。なお、この第１の実施の形態の制御装置では、低負荷領域においては、公知のミラーサイクルや、高圧ＥＧＲによる動作を実行することができる。
【００２８】
しかし、スカベンジングモードと低圧ＥＧＲモードとを、高負荷領域において、所定の回転速度を境目として切り替える場合、ノックの発生確率が増加するという問題が発生する。この問題につき、図４の比較例を参照して説明する。
【００２９】
この比較例では、時刻ｔ１においてスカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードへの移行がＥＣＵ２００により指示され、時刻ｔ１からＥＧＲバルブ１２８の開弁が開始され、更にスカベンジングモードにおけるオーバーラップは時刻ｔ１で終了し、１サイクルの中で吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３が同時に開弁するオーバーラップの大きさを示すオーバーラップ幅Ｗｏｌも、時刻ｔ１以降ゼロとなる。
【００３０】
しかし、この比較例の動作では、ノックの発生確率が増加する虞がある。一般に低圧ＥＧＲでは、ＥＧＲバルブ１２８から燃焼室Ｒ１までの距離（配管長）が長くなりがちであり、このため、この比較例の動作の場合、時刻ｔ１以降のＥＧＲガスの到達、及び吸入空気とＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率の上昇は遅れる。十分なＥＧＲガスが燃焼室Ｒ１に到達するのは、例えば時刻ｔ２付近となる。この場合、時刻ｔ１とｔ２の間の期間（移行期間）では、ＥＧＲガスが不足するため、燃焼室Ｒ１内の残留ガスの割合（残留ガス率Ｒｒｇ）は増加し、更に燃焼室Ｒ１内の筒内温度Ｔｓも増加する。これにより、燃焼室Ｒ１ではノックの発生確率が増加してしまう。
【００３１】
そこで、この第１の実施の形態では、ＥＧＲ遅れ推定部２０６においてこのＥＧＲガスの遅れの度合を推定し、その推定結果に従って、スカベンジングモードにおけるオーバーラップ期間を、その推定結果に従った時間だけ延長する制御を実行する。以下、この第１の実施の形態の動作を、図５を参照して説明する。
【００３２】
この第１の実施の形態では、例えば時刻ｔ１において、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードへの移行を指示するＥＧＲバルブ開弁信号Ｓｅｇｒが立ち上がり、時刻ｔ１からＥＧＲバルブ１２８の開弁が開始される。ただし、ＥＧＲガスは、時刻ｔ１の直後は十分に燃焼室Ｒ１に到達せず、その後所定時間経過後の時刻ｔ２付近において、十分な量に達するものと推定される。このＥＧＲガスの遅れの程度（遅延時間Ｔｄ＝ｔ２−ｔ１）の推定は、ＥＧＲ遅れ推定部２０６において行われる。ＥＧＲ遅れ推定部２０６は、一例として、ＥＧＲバルブ１２８の前後の差圧を圧力センサ１３３により計測するとともに、ＥＧＲバルブ１２８の開度を計測してＥＧＲガスの到達の遅れ具合を推定することができる。
【００３３】
また、別の例として、ＥＧＲ遅れ推定部２０６は、吸気管１１０における混合ガスの酸素濃度を酸素濃度センサ１３４により測定して、これによりＥＧＲ率を計測することで、ＥＧＲガスの到達の遅れを推定することができる。また、圧力センサ１３３と酸素濃度センサ１３４の出力を併せて計測することで、ＥＧＲガスの到達の遅れの度合を判断することも可能である。
【００３４】
また、本出願人が先に出願した特願２０１７−１２５９４７号に記載のように、吸入空気とＥＧＲガスの混合ガスが流れる流線に沿って吸気通路の基準空間を複数に分割して単位空間を形成し、夫々の単位空間に対応して混合ガスのＥＧＲ率を推定するための移流方程式に基づく物理モデルを構築し、その物理モデルによって、先頭の単位空間からこれに繋がる単位空間のＥＧＲ率を順番に推定し、燃焼室Ｒ１に流入するＥＧＲガスの遅れを推定することも可能である。
【００３５】
ＥＧＲ遅れ推定部２０６により遅延時間Ｔｄが推定されたら、オーバーラップ指令信号生成部２０７は、その遅延時間Ｔｄに対応する時間の分だけ、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３が同時に開弁するオーバーラップを行う期間を延長する。具体的には、１サイクルの中での吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３とが同時に開弁するオーバーラップの大きさを示すオーバーラップ幅Ｗｏｌが、時刻ｔ１の直後に零になるのではなく、ＥＧＲ遅れ推定部２０６で推定された遅延時間Ｔｄに対応する時間だけ、オーバーラップ幅Ｗｏｌが零になるタイミングが遅れる。このタイミングの遅れの度合の決定は、遅延時間Ｔｄに従い、前述のオーバーラップ指令信号生成部２０７から出力されるオーバーラップ指令信号により行われる。すなわち、オーバーラップ指令信号生成部２０７は、低圧ＥＧＲモードへの移行のためにＥＧＲバルブ１２８を時刻ｔ１で開弁した後、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３とを同時に開弁させるオーバーラップ期間をＥＧＲ遅れ推定部２０６での推定結果に従って変更するオーバーラップ制御部として機能する。
【００３６】
このようにして、オーバーラップが行われる期間が遅延時間Ｔｄに従って延長されることにより、ＥＧＲバルブ１２８が開弁され低圧ＥＧＲモードが開始された時刻ｔ１より後においても、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３が同時に開弁する動作が所定時間継続され、これにより燃焼室Ｒ１内の高温のガスが掃き出されて残留ガス率Ｒｒｇは低下する。従って、燃焼室Ｒ１の温度（筒内温度Ｔｓ）も低下し、ノックの発生確率を低減することができる。このようにして所定期間オーバーラップを継続後、ＥＧＲガスが十分に供給されると推定される時刻ｔ２になったら、オーバーラップ動作を終了し（オーバーラップ幅Ｗｏｌをゼロにし）、通常の低圧ＥＧＲモードに移行する。
【００３７】
なお、この第１の実施の形態では、ＥＧＲガスの遅れの推定の結果に従い、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌによりオーバーラップ動作を延長することに加え、図５に示すように、点火プラグ１０５の点火の進角量を増加させるタイミングも、遅延時間Ｔｄに合わせて遅らせるよう、ＥＣＵ２００による制御が行われる。具体的には、ＥＧＲ遅れ推定部２０６で推定された遅延時間Ｔｄに従いオーバーラップ指令信号Ｓｏｌが生成され、これに従って点火信号出力回路２１２は、図５のタイミングチャートに示すように、点火プラグ１０５を点火の進角量を指示する進角制御信号Ｓｉｇを変化させる。例えば、ＥＧＲガスの到達が時刻ｔ２付近まで遅延する場合には、進角制御信号Ｓｉｇが立ち上がるタイミングも、これに合わせて遅延させ、点火プラグ１０５の点火タイミングを遅延させる。点火タイミングが遅延することにより、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードへの移行期間において、ノックが発生する確率を更に低減することができる。
【００３８】
図６は、時刻ｔ１以降に行われるオーバーラップ幅の制御について説明する概略図である。図６は、オーバーラップ指令信号生成部２０７で生成されるオーバーラップ指令信号Ｓｏｌの一例であり、図７はそれによるオーバーラップ幅Ｗｏｌの変化を概念的に図示している。図６に示すように、オーバーラップ指令信号生成部２０７で生成されるオーバーラップ指令信号Ｓｏｌは、推定された遅延時間Ｔｄに対応するパルス幅Ｔｏｌを有している。
【００３９】
この図６の例において、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌは、前述のように遅延時間Ｔｄに従ったパルス幅Ｔｏｌを有しているが、その電圧値は、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードに移行した時刻ｔ１以降、階段状に減少する（例えば、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と減少）。そして、ＥＣＵ２００の制御プログラムは、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌの電圧値を判定し、その電圧値に応じたオーバーラップ幅Ｗｏｌを設定する。そのオーバーラップ幅Ｗｏｌに従って吸気バルブ１０２及び排気バルブ１０３がＶＴＣ駆動回路２１０により駆動され、オーバーラップ動作が実行される。
【００４０】
例えば、図７に示すように、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌの電圧値がＶ１である期間において実行されるサイクル（燃焼、排気、吸気、圧縮）では、オーバーラップ幅ＷｏｌはＷ１に設定される。
【００４１】
電圧値がＶ２のときには、オーバーラップ幅ＷｏｌはＷ２（＜Ｗ１）に設定される。
電圧値がＶ３のときには、オーバーラップ幅ＷｏｌはＷ３（＜Ｗ２）に設定される。
【００４２】
オーバーラップ指令信号Ｓｏｌの電圧値が０になった場合には、オーバーラップ幅Ｗｏｌは零とされ、以後は通常の低圧ＥＧＲモードが実行される。
【００４３】
すなわち、オーバーラップ指令信号生成部２０７は、複数のサイクルの中の第１のサイクルにおけるよりも、複数のサイクルの中で第１のサイクルよりも後の第２のサイクルにおいてオーバーラップ幅Ｗｏｌが短くなるよう、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌを生成する。
【００４４】
低圧ＥＧＲモードに移行した時刻ｔ１直後におけるオーバーラップ幅Ｗ１は、例えばスカベンジングモードの際のオーバーラップ幅と略同一か、少なくとも大差のない値に設定することができる。時刻ｔ１付近のように、ＥＧＲガスが十分に燃焼室Ｒ１に送り込まれていない段階では、オーバーラップ幅Ｗｏｌを大きくすることにより吸入空気を多く取り込むことで、燃焼室Ｒ１の残留ガスを少なくし、筒内温度Ｔｓを低下させ、これによりノックの発生確率を低減させることができる。
【００４５】
その後、オーバーラップ幅Ｗｏｌは、上述のように、時間の経過に伴いオーバーラップ指令信号Ｓｏｌの電圧値が低下するごとに、徐々に短くされる。そして、十分な量のＥＧＲガスが燃焼室Ｒ１に到達すると予想される時刻ｔ２の付近まで、オーバーラップ幅Ｗｏｌを徐々に減少させ、最終的にはオーバーラップ幅Ｗｏｌは零又は零に近い値にし、それ以降は通常の低圧ＥＧＲモードを実行する。なお、オーバーラップ指令信号Ｓｏｌにおける電圧値の段数、及び各段の時間的な長さは、ノックが効果的に抑制可能な範囲において、任意に設定することができる。なお、この図６の例では、オーバーラップ幅が階段状に減少しているが、これに限定される必要はなく、例えばオーバーラップ幅は連続的に減少するのでもよい。
【００４６】
以上説明したように、第１の実施の形態では、ＷＯＴ（Wide-Open Throttle）付近の高負荷域で運転がされる場合、低回転速度の状態ではスカベンジングモードが実行され、所定値以上の高回転速度の状態では、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードに切り替えて運転が継続される。この切り替えの際、低圧ＥＧＲモードへの移行も、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３とを同時に開弁させるオーバーラップ動作が、ＥＧＲガスの遅れに応じた期間だけ引き続き継続（延長）される。この動作によれば、ＥＧＲガスの到達が遅れた場合であっても、シリンダ内の残留ガスを掃き出して、筒内温度Ｔｓを低下させることができるので、ノックの発生確率を低減させることできる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態の内燃機関制御装置を、図８を参照して説明する。この第２の実施の形態の内燃機関及び内燃機関制御装置の外観構成は、第１の実施の形態（図１〜図２）と同一で良いので、重複する詳細な説明は省略する。ただし、この実施の形態では、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲに移行する場合における動作が第１の実施の形態とは異なっている。これを図８を参照して説明する。
【００４８】
図８に示すように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ＥＧＲ遅れ推定部２０６により遅延時間Ｔｄが推定されたら、オーバーラップ指令信号生成部２０７は、その遅延時間Ｔｄに対応する時間の分だけ、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３が同時に開弁するオーバーラップを行う期間を延長する制御を行う。ただし、点火プラグ１０５の進角量については、ＥＧＲバルブ１２８が開弁する時刻ｔ１と略同時に増加させるべく、進角制御信号Ｓｉｇを時刻ｔ１において立ち上げる。オーバーラップ動作を時刻ｔ１以後も継続することで、残留ガス率Ｒｒｇの増加や筒内温度Ｔｓの上昇は回避されているため、点火プラグ１０５の進角量が時刻ｔ１以降に増加したとしてもノックの発生が十分に防止できる場合がある。この場合には、上述の第２の実施の形態の動作を採用することが可能である。この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得られることに加え、第１の実施の形態に比べ燃費の向上を図ることができる。
【００４９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態の内燃機関制御装置を、図９〜図１２を参照して説明する。この第３の実施の形態の内燃機関及び内燃機関制御装置の外観構成は、前述の実施の形態（図１〜図２）と同一で良いので、重複する詳細な説明は省略する。また、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードに切り替えられる際、低圧ＥＧＲモードへの切り替え後も、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３とを同時に開弁させるオーバーラップ動作が、ＥＧＲガスの遅れに応じた期間だけ継続して実行される点も、前述の実施の形態と同様である。ただし、この第３の実施の形態では、内燃機関１００へ流入する混合ガスの流量を計測する方法、及びその計測結果に基づく燃料噴射制御や点火制御が前述の実施の形態とは異なっている。具体的には、シリンダの内部に注入される（トラップされる）トラップ空気量Ｆｔｒを、シリンダ内に止まらずそのまま吹き抜ける吹き抜け量Ｆｔｈ（吸入側に戻る吹き返し量も含む）を考慮して推定し、これに基づいて燃料噴射制御や点火制御等を実行する点が、第１の実施の形態とは異なっている。
【００５０】
トラップ空気量Ｆｔｒの推定方法を、図９を参照して説明する。スカベンジングモードから低圧ＥＧＲモードに切り替えられる際、低圧ＥＧＲモードへの切り替え後も、吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３とを同時に開弁させるオーバーラップ動作を所定時間実行する場合、そのオーバーラップ動作によりシリンダに注入される空気量を推定することが重要である。この場合、例えば吸気通路１３０に設置される質量流量計１３１により計測された吸気流量を測定するだけでは十分ではない場合がある。例えば、シリンダを実質的に通過せずに排気管１１１側に吹き抜けてしまう空気の吹き抜け量Ｆｔｈ（逆に吸気管１１０側に吹き戻される空気の量（吹き返し量Ｆｂｒ）も含む）が無視できない場合、これらを考慮して、シリンダ内に注入される空気の量（トラップ空気量Ｆｔｒ）を正確に推定する必要がある。
【００５１】
次に、図１０を参照して、燃料噴射制御及び点火制御のためのＥＣＵ２００の構成を説明する。この第３の実施の形態の制御装置は、例えばＥＣＵ２００の機能ブロックの一部として、割算器３０１、吸気効率演算部３０２、ＶＴＣ位相影響度演算部３０３、掛算器３０４、減算器３０５、割算器３０６、演算部３０７〜３０９、及び掛算器３１０を備えている。
【００５２】
割算器３０１は、吸気圧Ｐｍａｎｉと大気圧Ｐａｔｍとの比を演算する。なお、吸気圧Ｐｍａｎｉ及び大気圧ａｔｍに関するデータは、吸気管１１０及び内燃機関の外側に設けられた圧力センサ（図示せず）に基づいて取得することができる。
【００５３】
吸気効率演算部３０２は、エンジン回転数、及び割算器３０１の出力信号に基づいて、内燃機関１００の吸気効率を演算する。また、ＶＴＣ位相影響度演算部３０３は、エンジン回転数、割算器３０１の出力信号、及び吸気バルブ１０２と排気バルブ１０３の動作の位相（動弁位相）に基づき、ＶＴＣ駆動回路２１０の駆動信号の吸気効率に対する影響度を演算する。
【００５４】
掛算器３０４は、吸気効率演算部３０２の出力信号と、ＶＴＣ位相影響度演算部３０３の出力信号とを乗算する。その出力信号（乗算信号）ＴＰは、燃料噴射制御情報として、噴射弁駆動回路２１１に出力される。
【００５５】
また、減算器３０５は、掛算器３０４の出力信号から、後述する掛算器３１０の出力信号を減算する。その出力信号ＬＤＡＴＡは、燃焼制御及び点火制御情報として、点火信号出力回路２１２に出力される。
【００５６】
割算器３０６、演算部３０７〜３０９、及び掛算器３１０は、上述の吹き抜け量Ｆｔｈの演算を担当する部分である。割算器３０６は、排気圧Ｐｅｘｈ及び吸気圧Ｐｍａｎｉの比を演算する。また、演算部３０７は、得られた排気圧Ｐｅｘｈ及び吸気圧Ｐｍａｎｉの比に基づき、圧力依存項Ｐ×Ψ（Ｐｍａｎｉ、Ｐｅｘｈ）を演算する。また、演算部３０８は、オーバーラップ幅Ｗｏｌ、オーバーラップ部分の中心の位相（中心位相）に基づき、ＶＶＴ依存項ＡＯ／Ｌを演算する。
【００５７】
また、演算部３０９は、吸気温度Ｔｍａｎｉに従って、√（１／ＲＴｍａｎｉ）を演算する。
【００５８】
掛算器３１０は、演算器３０７〜３０９の出力信号を乗算して、次の式の左辺に等しい吹き抜け量Ｆｔｈを演算する。
【００５９】
【数１】
2019163735.tif 000003
【００６０】
減算器３０５は、掛算器３０４の出力信号から、掛算器３１０で演算された吹き抜け量Ｆｔｈを減算して得られた出力信号ＬＤＡＴＡを出力する。このデータＬＤＡＴＡは、吹き抜け量Ｆｔｈに対応するファクターを減算して、トラップ空気量Ｆｔｒに対応するファクターのみを含んでいる。
【００６１】
図１１は、圧力依存項Ｐ×Ψを横軸とし、吹き抜け量Ｆｔｈを縦軸としたグラフであり、曲線Ｃ１は、オーバーラップ幅Ｗｏｌが大である場合を示しており、曲線Ｃ２はオーバーラップ幅Ｗｏｌが小である場合を示している。図１１から明らかなように、オーバーラップ幅Ｗｏｌが大きい場合には、圧力依存項Ｐ×Ψも大きくなるため、曲線の傾きも大きくなる。従って、オーバーラップ幅Ｗｏｌを変化させる場合には、吹き抜け量Ｆｔｈも大きく変化する。
【００６２】
このため、図１０に示すように、オーバーラップ幅Ｗｏｌに従って、吹き抜け量Ｆｔｈを推定し、これを燃焼制御や点火制御において利用することで、一層ノックの発生確率を低減させることできる。
【００６３】
図１２及び図１３を参照して、第３の実施の形態の効果を説明する。
図１２は、スカベンジングモードから低圧ＥＧＲに移行する場合に、所定期間オーバーラップ期間を延長した場合において、吹き抜け量Ｆｔｈを考慮しないで推定されたトラップ空気量Ｆｔｒのグラフ、トラップ空気量Ｆｔｒの実測値のグラフ、及び両者間の誤差を示すグラフである。推定値と実測値との間には約２０％程度の誤差がある。
【００６４】
図１３は、同様の場合に、吹き抜け量Ｆｔｈを考慮して推定されたトラップ空気量Ｆｔｒのグラフ、トラップ空気量Ｆｔｒの実測値のグラフ、及び両者間の誤差を示すグラフである。推定値と実測値との間には誤差は殆どない。
【００６５】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得られることに加え、トラップ空気量Ｆｔｒを正確に把握して、燃焼制御や点火制御に反映させることができるので、第１の実施の形態に比べ燃費の向上を図ることができる。
【００６６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１００…内燃機関、１０１…ピストン、１０２…吸気バルブ、１０３…排気バルブ、１０５…点火プラグ、１０６…点火コイル、１０７…燃料噴射弁、１１０…吸気管、１１１…排気管、１１２…インタークーラ、１１３…スロットルバルブ、１１４…サージタンク、１２１…排気通路、１２１…排気通路、１２３、１２９…三元触媒、１２４…空燃比センサ、１２５ａ…コンプレッサ、１２５ｂ…タービン、１２６…ＥＧＲ配管、１２７…ＥＧＲクーラ、１２８…ＥＧＲバルブ、１３０…吸気通路、１３１…質量流量計、１３２…圧力調整バルブ、１３３…圧力センサ、１３４…酸素濃度センサ、２０１…入力回路、２０５…入出力ポート、２０６…ＥＧＲ遅れ推定部、２０７…オーバーラップ指令信号生成部、２０８…圧力調整バルブ駆動回路、２０９…スロットルバルブ駆動回路、２１０…可変バルブ機構（ＶＴＣ）駆動回路、２１１…燃料噴射弁駆動回路、２１２…点火信号出力回路、２１３…バルブ駆動回路、３００…アクセル開度センサ。
【図１】
2019163735.tif 000004
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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