(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＧＲ機構の応答性を向上させる。【解決手段】内燃機関は、一対の気筒群である第１気筒群２Ｌと第２気筒群２Ｒとを備える。第１気筒群２Ｌの吸気通路である第１吸気通路１６Ｌと、第２気筒群の吸気通路である第２吸気通路１６Ｒとは、サージタンク３０に共通に接続され、第１吸気通路１６Ｌ及び第２吸気通路１６Ｒの、サージタンク３０より吸気上流側にはそれぞれ、第１スロットル弁２８Ｌと第２スロットル弁２８Ｒとが設置される。第１気筒群側には、第１気筒群２Ｌの排気通路４０Ｌと、第１吸気通路１６Ｌの第１スロットル弁２８Ｌより上流側とに接続し、第１気筒群からの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、第１吸気通路１６Ｌに還流させるためのＥＧＲ通路５２と、ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲ弁５６とが備えられる。制御装置６０は、ＥＧＲガス量を減量する場合に、ＥＧＲ弁５６を閉弁すると共に、第１スロットル弁２８Ｌを閉弁側に制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の気筒群である第１気筒群と第２気筒群と、
前記第１気筒群の吸気通路である第１吸気通路と、前記第２気筒群の吸気通路である第２吸気通路とが、共通に接続するサージタンクと、
前記第１吸気通路の、前記サージタンクより吸気上流側に設置された第１スロットル弁と、
前記第２吸気通路の、前記サージタンクより吸気上流側に設置された第２スロットル弁と、
前記第１気筒群の排気通路と、前記第１吸気通路の前記第１スロットル弁より吸気上流側とに接続し、前記第１気筒群からの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、前記第１吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲガス量を減量する場合に、前記ＥＧＲ弁を閉弁すると共に、前記第１スロットル弁を閉弁側に制御する制御手段と、
を備え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】
この発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には、一対の気筒群を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、一対の気筒群（バンク）を有し、バンクそれぞれの吸気側が共通のサージタンクに接続されたシステムが開示されている。このシステムは、バンクごとに、スロットル弁とＥＧＲ通路とＥＧＲ弁とを有している。このシステムでは、各バンクのスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度を、それぞれ同じ側に同じ量制御することもでき、また、それぞれ異なる側や異なる量に独立して制御することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、車両の減速時やリーンバーン運転に切り替えられる場合などには、吸入空気量を減少させる制御又は空燃比をリーンとする制御が行われることにより上限ＥＧＲ率が低下する。このためＥＧＲ弁が閉弁される。しかしＥＧＲ弁閉弁直後、ＥＧＲ弁より下流側の吸気通路には残留ＥＧＲガスが存在する。このため空気量減少や空燃比リーンにより上限ＥＧＲ率が低下しても、実際のＥＧＲ率は高い状態が続き、燃焼が不安定となる事態を生じ得る。
【０００５】
また、加速時などＥＧＲ量を増量する場合、ＥＧＲ弁の開度を大きくするが、ＥＧＲ弁より下流の吸気通路の容積分、ＥＧＲ量の増量制御には遅れが生じる。ＥＧＲ量の増量制御の遅れは燃費向上の観点から好ましいものではない。
【０００６】
この発明は上記課題を解決することを目的とし、ＥＧＲ機構の応答性を向上させるよう改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
一対の気筒群である第１気筒群と第２気筒群と、
前記第１気筒群の吸気通路である第１吸気通路と、前記第２気筒群の吸気通路である第２吸気通路とが、共通に接続するサージタンクと、
前記第１吸気通路の、前記サージタンクより吸気上流側に設置された第１スロットル弁と、
前記第２吸気通路の、前記サージタンクより吸気上流側に設置された第２スロットル弁と、
前記第１気筒群の排気通路と、前記第１吸気通路の前記第１スロットル弁より吸気上流側とに接続し、前記第１気筒群からの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、前記第１吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲガス量を減量する場合に、前記ＥＧＲ弁を閉弁すると共に、前記第１スロットル弁を閉弁側に制御する制御手段と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、ＥＧＲ量を減量する場合に、ＥＧＲ弁の閉弁と共に、ＥＧＲ機構が設置された第１吸気通路側のスロットル弁が閉弁側に制御される。これによりＥＧＲガスの還流が停止すると共に、ＥＧＲ弁下流側の吸気通路内に残る残留ＥＧＲガスのサージタンクへの流入量を減少させることができる。従って、ＥＧＲ弁閉弁後、すぐにＥＧＲ量を減少させることができ、ＥＧＲ機構の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの全体構成について説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１における制御について説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における制御について説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における制御について説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２におけるＥＣＵの機能を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるＥＣＵの機能を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの全体構成について説明するための図である。図１に示されるように本実施の形態１のシステムにおいて、内燃機関は左バンク（第１気筒群）２Ｌと右バンク２Ｒ（第２気筒群）とを有している。なお、以下の実施の形態の説明において、左バンク２Ｌと右バンク２Ｒそれぞれに設置された同一の部材には、それぞれ同一の数字の後に“Ｌ”又は“Ｒ”の文字を付して表す。
【００１２】
図１においては、各バンク２Ｌ、２Ｒには１つずつの気筒１０Ｌ、１０Ｒが表されているが、実際には各バンク２Ｌ、２Ｒは複数の気筒を有している。左バンク２Ｌの気筒１０Ｌの吸気ポートには吸気弁１２Ｌが設置され、排気ポートには排気弁１４Ｌが設置されている。気筒１０Ｌの吸気ポートには吸気通路１６Ｌ（第１吸気通路）が連通している。吸気通路１６Ｌの吸気の流れの上流には、エアクリーナ１８Ｌが設置され、エアクリーナ１８Ｌの下流側には過給機のコンプレッサ２０Ｌが設置されている。吸気通路１６Ｌにはコンプレッサ２０Ｌをバイパスするバイパス通路２２Ｌが設けられ、バイパス通路２２Ｌにはバイパス通路の流路断面積を変更するためのＡＢＶ（エアバイパスバルブ）２４Ｌが設けられている。
【００１３】
吸気通路１６Ｌの、コンプレッサ２０Ｌより下流には、インタークーラ２６Ｌが設置され、インタークーラ２６Ｌの下流にスロットル弁２８Ｌ（第１スロットル弁）が設置されている。スロットル弁２８Ｌの開度が変更されることで、吸気通路１６Ｌの流路断面積が変更される。吸気通路１６Ｌの、スロットル弁２８Ｌの下流には、左バンク２Ｌ及び右バンク２Ｒに共通するサージタンク３０が設置されている。吸気通路１６Ｌは、サージタンク３０の下流側において、気筒１０Ｌの吸気ポートに連通している。
【００１４】
一方、気筒１０Ｌの排気ポートには排気通路４０Ｌが連通している。排気通路４０Ｌには、過給機の排気タービン４２Ｌが設けられると共に、排気タービン４２Ｌをバイパスするためのバイパス通路４４Ｌが設けられ、バイパス通路４４ＬにはＷＧＶ（ウエストゲートバルブ）４６Ｌが設置されている。排気通路４０Ｌの排気タービン４２Ｌより下流には触媒４８Ｌが設置されている。
【００１５】
右バンク２Ｒは、上記と同様の構成を有している。即ち、右バンク２Ｒの気筒１０Ｒには、吸気弁１２Ｒ及び排気弁１４Ｒが配置されている。また、吸気ポートに連通する吸気通路１６Ｒ（第２吸気通路）には、エアクリーナ１８Ｒ、コンプレッサ２０Ｒ、バイパス通路２２Ｒ、ＡＢＶ２４Ｒ、インタークーラ２６Ｒ、及び、スロットル弁２８Ｒ（第２スロットル弁）が設置されている。吸気通路１６Ｒは、スロットル弁２８Ｒの下流において、共通のサージタンク３０に接続し、サージタンク３０の下流側において、気筒１０Ｒの吸気ポートに連通している。また、気筒１０Ｒの排気ポートには排気通路４０Ｒが連通している。排気通路４０Ｒには、過給機の排気タービン４２Ｒ、バイパス通路４４Ｒ、ＷＧＶ４６Ｒ、触媒４８Ｒが設置されている。
【００１６】
このシステムにおいて、左バンク２Ｌ側には、左バンク２Ｌ側の排気ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気通路１６Ｌ側に還流させるＥＧＲ機構５０が設けられている。ＥＧＲ機構５０は、ＥＧＲ通路５２を有している。ＥＧＲ通路５２は、一端において排気通路４０Ｌの触媒４８Ｌの下流に接続され、他端において吸気通路１６Ｌの、エアクリーナ１８Ｌの下流であって、コンプレッサ２０Ｌの上流側に接続されている。ＥＧＲ通路５２にはＥＧＲクーラ５４及びＥＧＲ弁５６が設置されている。ＥＧＲ弁５６はその開度が変更されることでＥＧＲ弁５６の流路断面積が変更されるバルブであり、ＥＧＲ弁５６が全閉とされるときＥＧＲ通路５２が閉じられ、全開とされている状態において流路断面積が最大となる。ＥＧＲ機構５０は左バンク２Ｌ側にのみ設置され、右バンク２Ｒ側には設置されていない。
【００１７】
本システムはＥＣＵ６０（Electronic Control Unit)を有している。ＥＣＵ６０は、内燃機関の運転を制御する制御装置である。ＥＣＵ６０は、内燃機関及び車両の各所に取り付けられた各種センサの信号を取り込む。ＥＣＵ６０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータ等の機器を操作する。ＥＣＵ６０によって操作される機器には、例えば、スロットル弁２８Ｌ、２８Ｒ及びＥＧＲ弁５６等が含まれている。ＥＣＵ６０に接続される機器やセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００１８】
本システムにおいて、ＥＣＵ６０が実行する制御には、スロットル弁２８Ｌ、２８Ｒ及びＥＧＲ弁５６との制御によるＥＧＲ率の制御が含まれる。ＥＣＵ６０は通常時、スロットル弁２８Ｌ，２８Ｒを共に開いた状態で両バンク２Ｌ、２Ｒから吸気される状態とする。
【００１９】
図２及び図３は、本発明の実施の形態１における制御について説明するためのタイミングチャートである。図２は、車両の減速時においてＥＧＲ量を減量する場合の制御を表し、図３は加速時においてＥＧＲ量を増量する場合の制御を表している。
【００２０】
図２では時点ｔ１において減速時などＥＧＲ率を下げる要求があった例を示している。図２に示されるように、ＥＧＲ率を下げる要求があると、ＥＧＲ弁５６は全閉とされる。同時に、図２の（ａ）に示されるように、左バンク２Ｌ側のスロットル弁２８Ｌは、右バンク２Ｒ側の開度より小さく、かつ全閉に近い開度に制御される。その結果、吸気通路１６ＬのＥＧＲガス導入口（即ち、ＥＧＲ通路５２と吸気通路１６Ｌとの連通部）へのＥＧＲガスの流入が停止する。また、吸気通路１６Ｌからサージタンク３０への吸気の流入量がごく少量に絞られる。従って、吸気通路１６ＬのＥＧＲガス導入口からスロットル弁２８Ｌまでの間に滞留している残留ＥＧＲガスのサージタンク３０への流入量もごく少量に減量される。従って、ＥＧＲ率低下要求後、早い段階でＥＧＲ率を低下させることができ、燃焼を安定させることができる。
【００２１】
なお、このときサージタンク３０には、主に、右バンク２Ｒの吸気通路１６Ｒ側から吸気されている。スロットル弁２８Ｌを閉弁側に絞ることによる吸入空気量の減量分は、右バンク２Ｒ側からの吸気により補填され、左バンク２Ｌ側の気筒１０Ｌにも必要な量の吸気が供給される。ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率まで十分に低下した後、スロットル弁２８Ｌは運転条件に応じた開度に制御され、両バンク２Ｌ，２Ｒ側からの吸気が行われる。
【００２２】
図３は時点ｔ２において加速時などＥＧＲ率を増量する要求があった例を示している。図３に示されるように、加速時などＥＧＲ率を増加させる要求があると、ＥＧＲ弁５６が目標ＥＧＲ率に応じた開度に開かれる（図３の（ｂ）参照）。同時に、図３の（ａ）に示されるように、右バンク２Ｒ側のスロットル弁２８Ｒが、左バンク２Ｌ側のスロットル弁２８Ｌの開度より小さく、かつ全閉近い開度とされる。
【００２３】
その結果、サージタンク３０には、右バンク２Ｒ側の吸気通路１６ＲからのＥＧＲガスを含まない新気は殆ど流入しない状態となり、サージタンク３０には主に、左バンク２Ｌ側の吸気通路１６Ｌからの、ＥＧＲガスを含むガスが流入する。右バンク２Ｒ側からの吸入空気量の減量分は、左バンク２Ｌ側の吸気により補填される。サージタンク３０内に流入した吸気は左右のバンク２Ｌ、２Ｒの各気筒１０Ｌ，１０Ｒに供給されることとなる。従って、ＥＧＲ率を早い段階で目標ＥＧＲ率に上げることができる。目標ＥＧＲ率に達した後、右バンク２Ｒのスロットル弁２８Ｒは再び開かれ、両バンク側から通常通りに吸気される状態に戻される。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、２系等あるスロットル弁２８Ｌ，２８Ｒ上流側の吸気通路１６Ｌ，１６Ｒの一方（吸気通路１６Ｌ）にのみＥＧＲ導入口が設けられている。そしてＥＧＲ量の減量又は増量時には、サージタンク３０への吸気の導入が、主に１系統の吸気通路１６Ｌ又は１６Ｒからに絞られる。これにより、ＥＧＲ率増減の応答性を向上させることができ、ＥＧＲ減量時の燃焼の安定化及びＥＧＲ増量時の燃費の改善を図ることができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、図１のシステムと同一の構成を有している。実施の形態２のシステムでは、ＥＧＲ量を減量する場合に、スロットル弁２８Ｌ、２８Ｒの開度を制御することで吸気弁ＥＧＲ率を上限ＥＧＲ率となるように制御する点においてのみ、実施の形態１の制御と異なる。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態２における制御について説明するためのタイミングチャートである。図４に示されるように、時点ｔ３において減速時、ＥＧＲを減量する要求があった場合に、ＥＧＲ弁５６は全閉に制御される。この状態において、図４の（ｄ）の破線に示される、失火限界となるＥＧＲ率（上限ＥＧＲ率）が、現在の吸入空気量ＫＬと回転数ＮＥとから算出される。本実施の形態では、ＥＧＲ率が上限ＥＧＲ率となるように、スロットル弁２８Ｌ及び２８Ｒを制御する。
【００２７】
具体的に、スロットル弁２８Ｌ上流側の吸気通路１６Ｌ内の現在ＥＧＲ量に応じて、左バンク２Ｌ側のスロットル弁２８Ｌの開度が制御される。また，右バンク２Ｒ側のスロットル弁２８Ｒの開度は、両バンク２Ｌ，２Ｒ全体として目標吸入空気量に応じた吸気が供給されるように制御される。この制御により、図４の（ｄ）に示されるように、実ＥＧＲ率を、限界ＥＧＲ率近くに制御することができ、ＥＧＲを限界近くまで導入することができる。
【００２８】
図５及び図６は、本発明の実施の形態２のＥＣＵ６０の機能を示す機能ブロック図である。図５及び図６に示される機能ブロック図には、図４に示すようなＥＧＲの減量が実行されるまでの動作に対応したＥＣＵ６０の機能が示されている。
【００２９】
図５のブロック図を参照し、まずＫＬ/Ｐｍ変換部６２の上限ＥＧＲ算出部６４において、現在の吸入空気量ＫＬと回転数ＮＥとに応じて上限ＥＧＲ量が算出される。算出された上限ＥＧＲ量と現在のスロットル弁２８Ｌ上流のＥＧＲ量とがＭｉｎ選択６６において比較され、小さいほうのＥＧＲ量が選択される。選択されたＥＧＲ量と将来の吸入空気量とが、吸気弁逆モデル６８に入力され、吸気弁通過ガス流量に変換される。
【００３０】
変換された吸気弁ガス流量は、スロットル制御部７０において微分処理されてから、インマニ逆モデル７２において目標スロットル流量に変換される。更に、流量分配部７４において、ＥＧＲ機構を有さない右バンク２Ｒ側の目標スロットル流量と、ＥＧＲ機構５０を有する左バンク２Ｌ側の目標スロットル流量とに変換される。スロットル流量はそれぞれ、スロットル逆モデル７６において、スロットル弁２８Ｒ，２８Ｌの目標スロットル開度ＴＡに変換される。スロットル弁２８Ｒ，２８Ｌの開度は、変換された目標スロットル開度ＴＡに応じて制御される。
【００３１】
図６に、流量分配部７４の機能を示す。流量分配部７４では、上限ＥＧＲ算出部７８において算出された上限ＥＧＲ量と、現在のスロットル弁２８Ｌ上流のＥＧＲ量とが、Ｍｉｎ選択８０において比較され、小さいほうのＥＧＲ量が選択される。このＥＧＲ量と、インマニ逆モデル７２から得られた目標スロットル流量とに応じて、目標スロットル通過ＥＧＲ量が算出される。つまり、左バンク２Ｌ側のスロットル弁２８Ｌを通過させるＥＧＲ流量の目標値が算出される。
【００３２】
この目標スロットル通過ＥＧＲ流量が、スロットル弁２８Ｌ上流のＥＧＲ率に応じて、左バンク２Ｌ側の目標スロットル流量が決定される。インマニ逆モデル７２から流量分配部７４に入力された目標スロットル流量から、左バンク２Ｌ側の目標スロットル流量を除いた分が、右バンク２Ｒ側の目標スロットル流量として決定される。決定された左バンク２Ｌ、２Ｒそれぞれの目標スロットル流量が、スロットル逆モデル７６に入力される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＧＲ量を減量する場合に、吸気弁ＥＧＲ率を上限ＥＧＲ率に追従するように制御することができる。従って、ＥＧＲ減量時にも失火しない範囲で最大限のＥＧＲを導入することができ、燃焼を安定化させると共に、燃費の改善を図ることができる。
【００３４】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００３５】
２Ｌ  左バンク
２Ｒ  右バンク
１０Ｌ、１０Ｒ  気筒
１２Ｌ、１２Ｒ  吸気弁
１４Ｌ、１４Ｒ  排気弁
１６Ｌ、１６Ｒ  吸気通路
１８Ｌ、１８Ｒ  エアクリーナ
２０Ｌ、２０Ｒ  コンプレッサ
２２Ｌ、２２Ｒ  バイパス通路
２４Ｌ、２４Ｒ  ＡＢＶ
２６Ｌ、２６Ｒ  インタークーラ
２８Ｌ、２８Ｒ  スロットル弁
３０  サージタンク
４０Ｌ、４０Ｒ  排気通路
４２Ｌ、４２Ｒ  排気タービン
４４Ｌ、４４Ｒ  バイパス通路
４８Ｌ、４８Ｒ  触媒
５０  ＥＧＲ機構
５２  ＥＧＲ通路
５４  ＥＧＲクーラ
５６  ＥＧＲ弁
６２  ＫＬ/Ｐｍ変換部
６４  上限ＥＧＲ算出部
６６  Ｍｉｎ選択
６８  吸気弁逆モデル
７０  スロットル制御部
７２  インマニ逆モデル
７４  流量分配部
７６  スロットル逆モデル
７８  上限ＥＧＲ算出部
８０  Ｍｉｎ選択
【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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