(57)【要約】【課題】内燃機関始動時にＥＧＲ分の適切な燃料噴射量補正を行うことのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、外部ＥＧＲ通路からの還流ガス流量ＥＧＲｆから、吸気管路に還流ガスが到達するまでの時間を（遅れ時間）を算出する処理を実行する（ステップＳ１０４）。ここで、還流ガス流量ＥＧＲｆは、吸気管路内の圧力および温度、ならびに排気管路内の圧力および温度に基づいて算出される。始動時のエンジン回転数およびスロットル開度などの情報を用いて、還流ガスが還流してくるタイミングや量を考慮するようにしてもよい。次に、ＥＣＵは、遅れた時間および還流ガス流量を考慮して、燃料噴射量を補正する処理を実行する（ステップＳ１０６）。すなわち、外部ＥＧＲ通路内の排気に含まれる還流燃料量を、遅れ時間の経過後に燃料噴射量を補正する。【選択図】図１
2015083806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路と排気通路を接続する外部ＥＧＲ通路と、前記外部ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の始動時に前記内燃機関のシリンダから排出された排気が前記外部ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路における燃料噴射位置に到達するまでの遅れ時間を算出する遅れ時間算出手段と、
前記遅れ時間算出手段で算出した遅れ時間に基づいて前記排気が前記燃料噴射位置へ到達するタイミングに合わせて前記外部ＥＧＲ通路を還流する前記排気に含まれる還流燃料量に応じた燃料噴射量補正を行う噴射量補正手段と、
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】
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２００４−３４６８０２号公報に開示されているように、内燃機関の始動時にＥＧＲを行う内燃機関の制御装置が知られている。この公報にかかる内燃機関は、内燃機関の始動時に、始動性を向上させるために、外部ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を開操作している。
【０００３】
その際、外部ＥＧＲ通路を介して還流されるガス中の燃料濃度などを考慮して、始動時の燃料噴射制御を行っている。具体的には、上記従来の内燃機関では、負荷からＥＧＲの還流量を算出し、水温および吸気温からＥＧＲ中の燃料割合を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４６８０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
始動時にシリンダから排出された排気が外部ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流されてくるタイミングには遅れがある。この遅れを考慮しないと適切な時期に燃料噴射補正が反映されないという問題があった。
【０００６】
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、内燃機関始動時にＥＧＲ分の適切な燃料噴射量補正を行うことの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】
【０００７】
本発明にかかる内燃機関の制御装置は、
吸気通路と排気通路を接続する外部ＥＧＲ通路と、前記外部ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の始動時に前記内燃機関のシリンダから排出された排気が前記外部ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路における燃料噴射位置に到達するまでの遅れ時間を算出する遅れ時間算出手段と、
前記遅れ時間算出手段で算出した遅れ時間に基づいて前記排気が前記燃料噴射位置へ到達するタイミングに合わせて前記外部ＥＧＲ通路を還流する前記排気に含まれる還流燃料量に応じた燃料噴射量補正を行う噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、還流ガスのタイミングを考慮して噴射量補正を行うようにしたので、内燃機関始動時にＥＧＲ分の適切な燃料減量補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置で用いられる燃料モデルの概要を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態．
実施の形態にかかる制御装置が適用される内燃機関のハードウェア構成は、外部ＥＧＲ装置を備える公知の車両用内燃機関を用いることができる。ハードウェア構成は、エンジン本体およびその周辺装置を含む。エンジン本体は、複数の気筒を備えるシリンダブロックと、これに接続される吸気管路および排気管路を含む。
【００１１】
吸気管路と排気管路を接続しその内部を排気管路側から吸気管路側へと還流ガス（すなわちＥＧＲガス）が流れる外部ＥＧＲ通路と、この外部ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁とが設けられている。吸気管路にはエアフローメータが取り付けられ、シリンダブロックにはエンジン水温センサが設けられ、排気管路にはＡ／Ｆセンサなどの排気ガスセンサが取り付けられている。これらのセンサは、エンジン制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に接続されている。
【００１２】
上記各センサの出力信号を受けたＥＣＵは、その内部のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、還流ガスの流量を計測または推定する手段と、Ａ／Ｆを算出する手段と、エンジン水温を計測する手段と、新気の量を計測または推定する手段と、を実現することができる。クランク角センサおよびスロットルポジションセンサを備えることで、エンジン回転数やスロットル開度をセンシングしても良い。また、ＥＣＵのＲＯＭには、後述する燃料モデルに基づく燃料付着量および気化燃料量を算出するためのプログラムも記憶されている。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。
【００１４】
図１のルーチンでは、先ず、エンジンが停止しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。エンジンが停止していない場合には、スタータＯＮが開始したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。スタータＯＮが開始している場合には、ＥＧＲ弁を開く制御が行われる（ステップＳ１０３）。スタータＯＮが開始していない場合には、ＥＧＲ弁を開くことなく次のステップに進む。
【００１５】
次に、ＥＣＵは、外部ＥＧＲ通路からの還流ガス流量ＥＧＲｆから、吸気管路に還流ガスが到達するまでの時間を（遅れ時間）を算出する処理を実行する（ステップＳ１０４）。ここで、還流ガス流量ＥＧＲｆは、吸気管路内の圧力および温度、ならびに排気管路内の圧力および温度に基づいて算出される。始動時のエンジン回転数およびスロットル開度などの情報を用いて、還流ガスが還流してくるタイミングや量を考慮するようにしてもよい。
【００１６】
次に、ＥＣＵは、遅れ時間および還流ガス流量を考慮してＥＧＲガス中の燃料量を算出し（ステップＳ１０５）、現在のＥＧＲガス内の燃料量で燃料噴射量を補正する処理を実行する（ステップＳ１０６）。すなわち、外部ＥＧＲ通路内の排気に含まれる還流燃料量をオフセット分として、遅れ時間の経過後に燃料噴射量を補正する。
【００１７】
次に、ＥＣＵは、点火を実行するのが初回であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０７）。初回点火であれば、初回点火実施時のタイミングとステップＳ１０４で算出した遅れ時間を保持する（ステップＳ１０８）。初回点火でなければ、この保持は行わない。
【００１８】
次に、ステップＳ１０８で保持したタイミングと現在の時間から、初回点火実施後の経過時間を算出する。この経過時間とステップＳ１０８で保持した遅れ時間とを比較し、経過時間＞遅れ時間という大小関係が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１０９）。
【００１９】
ステップＳ１０９の条件が成立している場合には、ＥＧＲ弁を閉じる処理が実行され（ステップＳ１１０）、その後今回のルーチンが終了する。ステップＳ１０９の条件が成立していない場合には、ＥＧＲ弁を開いたままで今回のルーチンが終了する。
【００２０】
以上説明した実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置によれば、還流ガスのタイミングを考慮して補正を行うようにしたので、内燃機関始動時にＥＧＲ分の適切な燃料噴射量補正を行うことができる。すなわち、還流ガスが還流してくるタイミングや量を考慮することにより、還流ガス中の燃料量に基づく噴射量補正を正確に行うことができる。これにより、始動性の向上およびエミッション低減が可能となる。
【００２１】
また、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０までの処理により、還流ガス中に燃料が含まれない既燃ガスが還流されるタイミングで、ＥＧＲ弁を閉じることができる。これにより、既燃ガスによる影響を排除することができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において追加的に実行される制御内容を示すフローチャートである。この図２に示す制御内容を、上述した図１に示す制御内容と組み合わせても良い。
【００２３】
エンジン停止時、あるいはエンジン停止から再始動時までの間の燃料付着量が考慮されていないと、未燃焼還流ガス内の燃料量の推定精度が低くなり、Ａ／Ｆ制御性が低下する。エンジン停止中に燃料が付着し、停止期間中にこれが気化した場合、その分の燃料量が始動時のＥＧＲで還流されることを考慮する必要がある。そこで、図２にかかるフローチャートでは、還流ガス中の燃料量を考慮した燃料モデルを用いて燃料付着量を考慮し、還流ガスのＡ／Ｆを算出することで、Ａ／Ｆ制御性を向上させ、始動性の向上およびエミッション低減を行う。
【００２４】
図２のルーチンでは、先ず、ＥＣＵが、後述する図３に示す燃料モデルを用いて壁面付着燃料量および気化燃料量を算出する（ステップＳ２０１）。
【００２５】
次に、エンジン停止か否かを判定する（ステップＳ２０２）。エンジン停止の場合には、気化燃料量を未燃燃料量Ｆｕｂとして保存する（ステップＳ２０３）。エンジン停止中は、未燃燃料量を積算するものとする。その後今回のルーチンが終了する。
【００２６】
エンジン停止ではない場合には、スタータがＯＮか否かが判定される(ステップＳ２０４)。スタータがＯＮではない場合には、その後今回のルーチンが終了する。スタータがＯＮであるときには、次に、ＥＣＵがＥＧＲ弁を開くように制御信号を送る（ステップＳ２０５）。
【００２７】
次に、外部ＥＧＲ通路から還流されてくる燃料量を算出する（ステップＳ２０６）。特開２００４−３４６８０２号公報では、水温Ｔｗおよび吸気温Ｔａから推定する燃料量Ｇｒｆｕｅｌを予めマップ化して算出する技術が開示されている。本実施の形態では、この特開２００４−３４６８０２号公報にかかる技術に加えて、さらにステップＳ２０３で算出したＦｕｂを追加的に参入することで、還流ガス中の燃料量を高精度に算出するものである。
【００２８】
次に、ＥＣＵは、燃料モデルに基づいて、所望の筒内Ａ／Ｆとなるように燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁に制御信号を送る（ステップＳ２０７）。ここでは、新気の量、燃料モデルで計算した気化燃料量、およびステップＳ２０６で算出しＥＧＲで還流される燃料量を合算して、所望の筒内Ａ／Ｆとなる燃料噴射量を算出する。
【００２９】
次に、ステップＳ２０７で噴射すべき燃料を全て噴ききれるかを判定する（ステップＳ２０８）。エンジン水温が低い場合には噴ききれない場合があるからである。噴ききれる場合にはステップＳ２０９に移行して点火を行う。噴ききれない場合には点火せずに今回のルーチンを終了させる。
【００３０】
以上説明した図２の追加的制御によれば、始動性を向上させ、エミッション低減が可能となる。
【００３１】
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で用いられる燃料モデルの概要を示す図である。図３において各パラメータは下記の意味であり、各パラメータの算出式も下記に列挙する。このモデルでは、ポートとシリンダの２領域で燃料モデルをあらわす。Ｐは残留率であり、Ｒは付着率である。ｐはポートのパラメータを意味し、ｃはシリンダのパラメータを意味する。つまり、Ｐｐはポートの残留率、Ｐｃはシリンダの残留率、Ｒｐはポートの付着率、Ｒｃはシリンダの付着率である。
【００３２】
ｆｉは噴射量である。ｆｗはポート壁面付着量であり、ｆｗｃは筒内壁面付着量である。ｆｃは筒内流入燃料量であり、ｆｖは蒸発流入燃料量であり、ｆｌは液体流入燃料量である。ｆｃ‘は、筒内燃焼要求量である。ｋはサイクルカウンタの値である。
【００３３】
ｆｗｋ＋１  ＝  Ｐｐｎ＊ｆｗｋ  ＋  Ｒｐ＊ｆｉｋ
ｆｃｋ＋１  ＝  （１−Ｐｐ）＊ｆｗｋ  ＋  （１−Ｒｐ）＊ｆｉｋ
ここで、ｆｃ＝ｆｖ＋ｆｌ
ｆｗｃｋ＋１  ＝Ｐｃ＊ｆｗｃｋ  ＋  Ｒｃ＊ｆｌｋ
ｆｃ‘ｋ＋１  ＝  （１−Ｐｃ）＊ｆｗｃｋ  ＋  （１−Ｒｃ）＊ｆｌｋ  ＋  ｆｖｋ
【００３４】
上記において、ガス中の燃料量として還流して戻ってくる燃料量をオフセット分として考慮する。上記モデルは気筒ごとに備えられており、筒内Ａ／Ｆがストイキとなるように噴射量ｆｉを計算する。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。図４のルーチンは、バルブ壁温の推定ロジックであり、上記の燃料モデルにおけるパラメータＰ，Ｒを算出するときに使用することができる。
【００３６】
図４のルーチンでは、先ず、エンジン水温Ｔｗの値を、それぞれの気筒のバルブの初期温度Ｔｖ＿ｎを決定する（ステップＳ３０１）。ここで、添え字ｎは気筒数を意味し、各気筒ごとに初期温度Ｔｖ＿ｎを持つ。
【００３７】
次に、現在のエンジン状態および運転状態にかかる各種パラメータを取得する（ステップＳ３０２）。次に、気筒ごとのループ処理に突入する（ステップＳ３０３）。これ以降のステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理は、気筒数分だけ行われることになる。先ず、吸気ガスがおよぼす熱伝達量である吸気ガス受熱量Ｑｇが算出される（ステップＳ３０４）。
【００３８】
次に、バルブシートの伝熱量である接触面受熱量Ｑｓが算出される（ステップＳ３０５）。これは、バルブとバルブシートとの接触面の受熱量である。Ｑｓは、下記の式（１）で算出される。
2015083806.tif 000003
ここで、Ｑｓは単位時間当たりのバルブシートからの伝熱量である。ＨＴは、バルブシートから水路までの熱抵抗の逆数である。Ｔｗ＿ｖはバルブ壁温であり、ＴＨＷはエンジン水温であり、ＮＥはエンジン回転数である。ＶＬはバルブ開弁期間であり単位はｄｅｇである。この式は、バルブリフト期間ＶＬによって伝熱量が変化する式となっている。
【００３９】
次に、付着燃料の蒸発潜熱量（つまり燃料気化潜熱量）Ｑｆが算出される（ステップＳ３０６）。次に、その運転条件における燃焼ガスからの熱伝達量（すなわち燃焼ガスの受熱量）Ｑｂが算出される（ステップＳ３０７）。次に、書く気筒のバルブ温度Ｔｖ＿ｎが算出され、更新される（ステップＳ３０８）。次に、サイクル更新がなされステップＳ３０２へとループする（ステップＳ３０９）。その後今回のルーチンが終了する。
【００４０】
なお、図１および図２のルーチンを組み合わせることで最適な制御が可能であるが、本発明はこれに限られない。図１に示すルーチンのみを実行しても良い。また、図２のルーチンは、図１のルーチンとは別にすなわち本実施の形態とは組み合わせずに、単独で用いることもできる。
【００４１】
なお、過給エンジンでスカベンジ時など還流してくるガス中の燃料量を考慮に入れて、燃料噴射量制御を実施しても良い。このようにすることで、より最適なＡ／Ｆ制御およびエミッション低減が可能となる。また目標Ａ／Ｆが変化する状況下で本発明を適用することにより、Ａ／Ｆ制御性の向上が可能である。
【００４２】
そのために追加的に必要な構成は、スカベンジ量を算出する手段と、噴射量Ｆｉを算出する手段である。噴射量Ｆｉを算出する手段は、スカベンジによりガス中の燃料量として還流して戻ってくる燃料量を、燃料モデルによる噴射量算出時にオフセット分として差し引く。
【００４３】
より具体的には、図２のステップＳ２０６において、還流ガス中のＡ／Ｆを算出する際に、スカベンジ量を算出し、排気管路内のガス中のＡ／Ｆを算出することにより、還流ガス空燃比ＥＧＲａｆおよび還流ガス流量ＥＧＲｆを算出する。算出の際にはＥＧＲ弁の開度も考慮するものとする。ＥＧＲに起因する気化燃料量を算出し燃料モデルに反映させることにより、還流ガス中に未燃燃料があった場合でも最適なＡ／Ｆ制御が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
ＥＧＲｆ  還流ガス流量
ｆｉ、Ｆｉ  噴射量
Ｆｕｂ  未燃燃料量
Ｇｒｆｕｅｌ  燃料量
Ｑｇ  熱伝達量
Ｑｓ  伝熱量
Ｔａ  吸気温
Ｔｖ＿ｎ  バルブ温度
Ｔｖ＿ｎ  初期温度
Ｔｗ  エンジン水温
ＶＬ  バルブリフト期間
【図１】
2015083806.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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