(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＧＲリーン領域およびエアリーン領域での燃費向上、および全開性能を両立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】ＥＣＵ７０は、アクチュエータ５８に制御信号を伝達することで第１ＥＧＲ弁５４ａ〜５６ｄをそれぞれ開閉するとともに、その開度を調節することができる。また、ＥＣＵ７０は、第２ＥＧＲ弁５６にも接続しており、その開閉切替および開度調節が可能である。「ストイキ領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全閉とし、第２ＥＧＲ弁５６も全閉とする。「ＥＧＲリーン領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全開とし、第２ＥＧＲ弁５６は必要なＥＧＲ量に応じて開度調整する。「エアリーン領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全開とし、第２ＥＧＲ弁５６を全閉とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ通路から各気筒の燃焼室に排気ガスを供給する気筒毎のガス分配通路のＥＧＲガス流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第１ＥＧＲ弁よりも排気通路側において前記ＥＧＲ通路に配置されＥＧＲガス流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、をそれぞれ制御するエンジン１２の制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関がストイキ領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を全閉とし、前記内燃機関がＥＧＲリーン領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁を全開としかつ前記第２ＥＧＲ弁の開度をＥＧＲ量に応じて調整し、前記内燃機関がエアリーン領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁を全開としかつ前記第２ＥＧＲ弁を全閉とすることを特徴とする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】
従来、例えば、特開２０１０−２８１２７３号公報に開示されているように、ＥＧＲを行う内燃機関の制御装置が知られている。この従来技術にかかる内燃機関は、火花点火式多気筒エンジンにおいて、エンジン運転状況の変化に対するＥＧＲガス流量およびＥＧＲ率の応答性を向上させるために、各気筒の吸気ポートのＥＧＲ導入通路にＥＧＲ率制御用の弁を備える。ＥＧＲ率制御用の弁を全閉とすることで慣性脈動効果減衰による全開性能の低下を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８１２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、エアリーン領域およびＥＧＲリーン領域で燃費を向上させるためにはＥＧＲ率制御用の弁を全開にしなくてはならず、エアリーンおよびＥＧＲリーン状態にすることができないので、燃費低下を抑制できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＥＧＲリーン領域およびエアリーン領域での燃費向上、および全開性能を両立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】
【０００６】
本発明にかかる内燃機関の制御装置は、
ＥＧＲ通路から各気筒の燃焼室に排気ガスを供給する各気筒毎のガス分配通路のＥＧＲガス流量を調整する第１ＥＧＲ弁と、前記第１ＥＧＲ弁よりも排気通路側において前記ＥＧＲ通路に配置されＥＧＲガス流量を調整する第２ＥＧＲ弁と、をそれぞれ制御する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記内燃機関がストイキ領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁および前記第２ＥＧＲ弁を全閉とし、前記内燃機関がＥＧＲリーン領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁を全開としかつ前記第２ＥＧＲ弁の開度をＥＧＲ量に応じて調整し、前記内燃機関がエアリーン領域で運転されるときに前記第１ＥＧＲ弁を全開としかつ前記第２ＥＧＲ弁を全閉とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の負荷領域に応じて第１ＥＧＲ弁と第２ＥＧＲ弁を制御することで、ＥＧＲリーン領域およびエアリーン領域での燃費向上、および全開性能を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置を、これが適用されるエンジン１２とともに示す図である。
【図２】実施の形態にかかるエンジン本体１０の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。
【図４】エンジン回転数と動的タンブル比を示す図である。
【図５】吸気バルブリフト量と吸入空気割合（％）との関係を示すグラフである。
【図６】吸気バルブリフト量と定常タンブル比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置を、これが適用されるエンジン１２とともに示す図である。火花点火式の内燃機関１２（以下、単に「エンジン１２」とも称す）は、４つの気筒（気筒＃１〜＃４）のエンジン本体１０を備えている。エンジン１２は、エンジン本体１０の吸気側に、吸気通路２０および吸気マニフォールド２８を備えている。吸気通路２０には、エアクリーナ２２、スロットル２４、サージタンク２６が上流側から順次設けられている。エンジン１２は、エンジン本体１０の排気側に、排気マニフォールド３０および排気管３２を備えている。排気管３２には、触媒３４、触媒３６、サブマフラ３８、およびメインマフラ４０が下流に向かって順次設けられている。なお、過給機をさらに備えていてもよく、例えば、吸気通路に設けたコンプレッサおよび排気通路に設けたタービンとを備えたターボチャージャを備えてもよい。
【００１０】
エンジン１２は、第１ＥＧＲ弁５４および第２ＥＧＲ弁５６を含むＥＧＲシステムを備えている。この点を説明すると、まず、エンジン１２は、ＥＧＲ通路５０を備えている。ＥＧＲ通路５０の一端は、排気管３２における触媒３４および触媒３６の間に接続している。ＥＧＲ通路５０の途中にはＥＧＲクーラ５２および第２ＥＧＲ弁５６が順次設けられている。第２ＥＧＲ弁５６は、さらにＥＧＲ分配通路５５の一端と接続している。ＥＧＲ分配通路５５の他端の側は枝分かれしており、枝分かれしたそれぞれの分配通路部が吸気マニフォールド２８の枝管部それぞれに１つずつ接続している。ＥＧＲ分配通路５５の他端の側には、枝分かれした分配通路部それぞれに個別に、第１ＥＧＲ弁５４が設けられている。区別のため、気筒＃１用に設けられた第１ＥＧＲ弁５４を第１ＥＧＲ弁５４ａとし、気筒＃２用に設けられた第１ＥＧＲ弁５４を第１ＥＧＲ弁５４ｂとし、気筒＃３用に設けられた第１ＥＧＲ弁５４を第１ＥＧＲ弁５４ｃとし、気筒＃４用に設けられた第１ＥＧＲ弁５４を第１ＥＧＲ弁５４ｄとする。第１ＥＧＲ弁５４ａ〜５４ｄは、それぞれアクチュエータ５８に接続している。以上のように、ＥＧＲ分配通路５５は、ＥＧＲ通路５０から各気筒＃１〜＃４の燃焼室に排気ガスを供給する。第１ＥＧＲ弁５４は、気筒＃１〜＃４それぞれのＥＧＲ分配通路５５に対して、それぞれＥＧＲガス流量を調整する。第２ＥＧＲ弁５６は、第１ＥＧＲ弁５４よりも排気管３２の側においてＥＧＲ通路５０に配置され、ＥＧＲ通路５０からＥＧＲ分配通路５５へと流れるＥＧＲガス流量を調整する。
【００１１】
図２は、実施の形態にかかるエンジン本体１０の断面図である。気筒＃１〜＃４はそれぞれこの断面図の構成を備えている。シリンダブロック９内にピストン６が収納されており、ピストン６はピストンピン７を介してコンロッド８に接続している。シリンダブロック９にはシリンダヘッドが取り付けられ、シリンダヘッドには吸気ポート４および排気ポート５が形成されている。吸気ポート４は図１の吸気マニフォールド２８と連通し、排気ポート５は図１の排気マニフォールド３０に連通している。シリンダヘッドには、燃焼室を臨む点火プラグ２と、吸気ポート４を開閉する吸気バルブ１と、排気ポート５を開閉する排気バルブ３が設けられている。
【００１２】
エンジン１２は、電子制御ユニットとしてのＥＣＵ７０を備えている。本発明にかかる内燃機関の制御装置は、このＥＣＵ７０の一機能として実施される。ＥＣＵ７０は、アクチュエータ５８に制御信号を伝達することで第１ＥＧＲ弁５４ａ〜５４ｄをそれぞれ開閉するとともに、その開度を調節することができる。また、ＥＣＵ７０は、第２ＥＧＲ弁５６にも接続しており、その開閉切替および開度調節が可能である。ＥＣＵ７０は、図示しない各種センサ（例えば、エアフローメータ、クランク角センサ、カム角センサ、およびＡ／Ｆセンサなど）および各種アクチュエータ（例えば点火プラグ２、図示しない燃料噴射弁、および必要に応じて設けられる可変動弁機構など）とも接続しており、それらからのセンサ信号を受信しかつ制御信号を伝達することで、内蔵メモリに記憶した制御プログラムに従ってエンジン１２を制御することができる。
【００１３】
エンジン１２は、タンブルを生成する機構を備えており、具体的には高タンブル（筒内縦渦）機構を有している。タンブル生成機構はすでに公知であるものを使用すればよいため、詳細な説明は省略する。エンジン１２は、低〜中負荷域でリーンバーン（エアリーン＋ＥＧＲリーン）燃焼を実施する。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の動作を説明するための図である。ＥＣＵ７０は、第１ＥＧＲ弁５４および第２ＥＧＲ弁５６の開度を、エンジン１２の運転領域に応じて以下に示すとおりに制御する。まず「ストイキ領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全閉とし、第２ＥＧＲ弁５６も全閉とする。このようにすることでストイキ領域で慣性脈動の減衰を防止可能なため、全開性能が向上するという効果がある。また、「ＥＧＲリーン領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全開とし、第２ＥＧＲ弁５６は必要なＥＧＲ量に応じて開度調整する。このようにＥＧＲリーン領域で第１ＥＧＲ弁５４を全開とすることで、ＥＧＲ通路５０を連通させることによる慣性脈動の減衰のポテンシャルが取りきれ、点火プラグ２の周りにおける流速の向上が可能である。これによりＥＧＲリーン耐性が向上し、燃費が向上するという効果がある。また、「エアリーン領域」では、第１ＥＧＲ弁５４を全開とし、第２ＥＧＲ弁５６を全閉とする。ＥＧＲの遮断が第２ＥＧＲ弁５６により可能となり、第１ＥＧＲ弁５４を全開とすることが可能となる。これにより上述したＥＧＲリーン領域のときと同様の効果が得られる。
【００１５】
図４は、エンジン回転数と動的タンブル比を示す図である。動的タンブル比は、点火プラグ周りの流速とエンジン回転数との比に相当している。図４の実線は、第１ＥＧＲ弁５４が全開であるときの特性であり、図４の破線は、第１ＥＧＲ弁５４が全閉であるときの特性である。エンジン回転数が点Ｐ１であるときと、高回転である点Ｐ２であるときとを比較すると、脈動影響を少なくすることで、吸気バルブ１のリフト量が低い側での空気導入を抑制することができる。
【００１６】
図５は、吸気バルブリフト量と吸入空気割合（％）との関係を示すグラフである。高回転側である点Ｐ２における特性が、低回転側である点Ｐ１における特性と比べて、空気が低リフト側で導入される。これは慣性脈動効果によるものである。図６は、吸気バルブリフト量と定常タンブル比との関係を示すグラフである。低リフト側で空気導入があると、動的タンブルが低下する。
【００１７】
以上説明したように、エンジン１２の負荷領域に応じて第１ＥＧＲ弁５４と第２ＥＧＲ弁５６を制御することで、ＥＧＲリーン領域およびエアリーン領域での燃費向上、および全開性能を両立することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  吸気バルブ、２  点火プラグ、３  排気バルブ、４  吸気ポート、５  排気ポート、６  ピストン、７  ピストンピン、８  コンロッド、９  シリンダブロック、１０  エンジン本体、１２  内燃機関、２０  吸気通路、２２  エアクリーナ、２４  スロットル、２６  サージタンク、２８  吸気マニフォールド、３０  排気マニフォールド、３２  排気管、３４  触媒、３６  触媒、３８  サブマフラ、４０  メインマフラ、５０  ＥＧＲ通路、５２  ＥＧＲクーラ、５４、５４ａ〜５４ｄ  第１ＥＧＲ弁、５５  ＥＧＲ分配通路、５６  第２ＥＧＲ弁、５８  アクチュエータ
【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】
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