(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、前記気筒に夫々接続された吸気通路及び排気通路と、前記排気通路に配置された触媒と、一端が前記排気通路に接続され、他端が前記吸気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記気筒から排出された排気ガスの少なくとも一部を前記吸気通路側に再循環可能なＥＧＲ装置と、前記気筒に燃料を供給可能な燃料供給手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、
前記触媒の温度に応じて、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、更に、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御できない燃料カット不可時には、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御可能な燃料カット時に比べて、ＥＧＲ率が低くなるように前記ＥＧＲ装置を制御し、
前記制御手段は、更に、将来のＥＧＲ率の時間変化を予測し、前記将来のＥＧＲ率の時間変化が予測された期間内に、前記予測された将来のＥＧＲ率がＥＧＲ導入限界を超える期間がある場合、前記超える期間において前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御する、又は前記超える期間より前にＥＧＲ率が低下するように前記ＥＧＲ装置を制御する
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、外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｕｌａｔｉｏｎ）装置を有する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、排気通路に設けられている触媒装置の温度が設定温度以上となった時には再循環させる排気ガス量を減量し、機関減速時に多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施し、該触媒装置の温度が設定温度未満の時には、機関減速時にフューエルカットを実施する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１３９４７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、上述の背景技術によれば、内燃機関の予期せぬ失火が発生する可能性があるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の予期せぬ失火の発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、上記課題を解決するために、気筒と、前記気筒に夫々接続された吸気通路及び排気通路と、前記排気通路に配置された触媒と、一端が前記排気通路に接続され、他端が前記吸気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記気筒から排出された排気ガスの少なくとも一部を前記吸気通路側に再循環可能なＥＧＲ装置と、前記気筒に燃料を供給可能な燃料供給手段と、を備える内燃機関の制御装置であって、前記触媒の温度に応じて、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、更に、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御できない燃料カット不可時には、前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御可能な燃料カット時に比べて、ＥＧＲ率が低くなるように前記ＥＧＲ装置を制御し、前記制御手段は、更に、将来のＥＧＲ率の時間変化を予測し、前記将来のＥＧＲ率の時間変化が予測された期間内に、前記予測された将来のＥＧＲ率がＥＧＲ導入限界を超える期間がある場合、前記超える期間において前記燃料を供給しないように前記燃料供給手段を制御する、又は前記超える期間より前にＥＧＲ率が低下するように前記ＥＧＲ装置を制御する。
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関は、気筒と、該気筒に夫々接続された吸気通路及び排気通路と、該排気通路に配置された、例えば三元触媒等の触媒と、ＥＧＲ装置と、例えばガソリン等の燃料を供給可能な燃料供給手段と、を備える。
【０００８】
ここで、「気筒」は、一つに限らず、複数個（例えば、４個、６個、８個等）であってよい。また、「燃料供給手段」は、気筒内に直接燃料を供給可能（所謂、直噴）に構成されていることに限らず、吸気通路等を介して気筒に燃料を供給可能に構成されていてよい。
【０００９】
ＥＧＲ装置は、一端が排気通路に接続され、他端が吸気通路に接続されたＥＧＲ通路を有している。ＥＧＲ通路には、該ＥＧＲ通路内を流れる排気ガスの流量を調整可能なＥＧＲ弁が設けられている。ＥＧＲ装置の動作時に、該ＥＧＲ弁の開度が調節されることによって、排気通路から吸気通路に再循環される排気ガスの量が定められる。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、触媒の温度に応じて、燃料を供給しないように燃料供給手段を制御する。具体的には例えば、制御手段は、触媒の温度が、第１所定温度より高く、且つ第２所定温度より低い場合に、燃料を供給しないように燃料供給手段を制御する。
【００１１】
尚、「第１所定温度」は、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えば、触媒の温度と、触媒の浄化効果との関係を求め、所定の浄化効果を得られる触媒の温度範囲の下限温度、又は該下限温度から所定値だけ高い温度として、設定すればよい。「第２所定温度」は、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、例えば、触媒の温度と、触媒の劣化の程度との関係を求め、触媒の劣化の程度が許容範囲を超える温度よりも所定値だけ低い温度として、設定すればよい。
【００１２】
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、ＥＧＲ装置により排気ガスの少なくとも一部を再循環させることにより、ＮＯｘ量の抑制、及び燃費の向上を図ることができる。このような効果を十分に得るためには、比較的多量の排気ガスを再循環させることが望ましい。他方で、燃料供給手段から燃料が供給されている場合（即ち、内燃機関の燃焼時）に、再循環させる排気ガスの量（即ち、ＥＧＲ率）が過剰になると内燃機関が失火する。このため、燃料が供給されている場合は、内燃機関が失火しない範囲内で可能な限り多量の排気ガスを再循環させるように、ＥＧＲ装置が制御されることが多い。
【００１３】
ところで、例えば、ＥＧＲ通路や吸気通路の形状、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁の位置、等に起因して、ＥＧＲ弁の開度が制御されてから目標通りのＥＧＲ率となるまでには、一定期間を要する（即ち、応答遅れが生じる）。つまり、ＥＧＲ率を制御できない期間が生じる。すると、応答遅れに起因して意図した以上の排気ガスが再循環され、内燃機関の予期せぬ失火を招く可能性がある。
【００１４】
そこで本発明では、制御手段により、燃料を供給しないように燃料供給手段を制御できない燃料カット不可時には、燃料を供給しないように燃料供給手段を制御可能な燃料カット時に比べて、ＥＧＲ率が低くなるようにＥＧＲ装置が制御される。ここで、燃料カット不可時におけるＥＧＲ率を、応答遅れに起因するＥＧＲ率の変動を考慮して設定すれば、仮に、応答遅れに起因して意図した以上の排気ガスが再循環されたとしても、内燃機関が失火すること（更には、失火に起因する内燃機関の停止）を防止することができる。
【００１５】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジン制御処理を示すフローチャートである。
【図３】触媒床温と、燃料カットの可否と、の関係の一例を示す概念図である。
【図４】ＥＧＲ率の時間変動の一例を示す概念図である。
【図５】ＥＧＲ率の時間変動の予測結果の一例を示す概念図である。
【図６】ＥＧＲ率の時間変動と燃料カットのタイミングとの関係の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
（エンジンの構成）
先ず、本発明に係る「内燃機関」の一例としての、エンジンの構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンの構成を示すブロック図である。尚、図中の矢印は、気体が流れる方向を示している。
【００１９】
図１において、エンジン１は、複数の気筒１１と、各気筒１１に夫々接続された吸気通路１２及び排気通路１３と、排気通路１３に配置された触媒１４と、一端が排気通路１３に接続され、他端が吸気通路１２に接続されたＥＧＲ通路１５１、及び該ＥＧＲ通路１５１内を流れる排気ガスの流量を調節可能なＥＧＲ弁１５２を有するＥＧＲ装置１５と、各気筒１１に燃料を供給可能な、本発明に係る「燃料供給手段」の一例としての、燃料噴射弁１６と、を備えて構成されている。
【００２０】
ＥＧＲ通路１５１によって、各気筒１１から排出された排気ガスの少なくとも一部を、吸気通路１２側に再循環させれば、排気ガスの主成分である不活性ガスが比較的大きな熱容量を有するので、燃焼温度を低下させてＮＯｘ生成量を低減することができる。加えて、再循環させて排気ガスの分だけ新気が気筒１１内へ流入しにくくなるので、スロットル弁（図示せず）の開度を比較的大きくすることができ、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
【００２１】
制御装置１００は、本発明に係る「制御手段」の一例としての、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２１と、触媒１４の温度を検出する温度センサ２２と、を備えて構成されている。ＥＣＵ２１は、温度センサ２２により検出された触媒１４の温度に応じて、ＥＧＲ弁１５２の開度を制御したり、供給される燃料量を変更するように燃料噴射弁１６を制御したりする。本実施形態では、車両（図示せず）の各種電子制御用のＥＣＵ２１の機能の一部を、本実施形態に係る制御装置１００の一部として用いている。
【００２２】
（エンジン制御処理）
以上のように構成されたエンジン１の制御装置１００が、実施するエンジン制御処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。このエンジン制御処理は、主に、車両の走行中に、定期的に又は不定期的に実施される。
【００２３】
図２において、先ず、制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２１は、温度センサ２２を介して、触媒１４の触媒床温を取得する（ステップＳ１０１）。尚、触媒床温は、間接的に検出されてもよい。即ち、触媒床温と関連する物理量又はパラメータが検出され、該検出された物理量又はパラメータから触媒床温を特定又は推定してもよい。続いて、ＥＣＵ２１は、その他、燃料カットを実行するか否かを決定するために必要な条件（例えば、要求トルク、車速等）を取得する（ステップＳ１０２）。
【００２４】
次に、ＥＣＵ２１は、ＥＧＲ率の目標値の変更条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には例えば、ＥＣＵ２１は、図３に示すようなマップ、及び取得された触媒床温に基づいて、燃料カット可能か否かを判定し、燃料カット可能であると判定された場合に、ＥＣＵ２１は、目標値の変更条件が成立したと判定する。
【００２５】
図３は、触媒床温と、燃料カットの可否と、の関係の一例を示す概念図である。尚、図３における温度Ｔ１未満である場合は、例えば触媒１４の暖機が不十分であり、触媒暖機のために燃料カットが禁止される。他方、温度Ｔ２以上である場合は、例えば触媒１４の劣化を防止するために燃料カットが禁止される。
【００２６】
目標値の変更条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２１は、図４に示すように、例えばＥＧＲ率の導入限界値よりも所定値だけ低い値に、ＥＧＲ率の目標値を変更する（ステップＳ１０４）。図４に示すように、燃料カット不可時には、燃料カット可能時に比べて、ＥＧＲ率の目標値が低く設定される。
【００２７】
図４は、ＥＧＲ率の時間変動の一例を示す概念図である。尚、図４における「マージン」は、例えばＥＧＲ弁１５２のアクチュエータの応答速度等から算出すればよい。このような「マージン」を設けることにより、エンジン１の予期せぬ失火を抑制する事が出来ると共に、排気ガスを再循環させることによる効果を得ることができる。
【００２８】
上記ステップＳ１０４の処理の後、又は、目標値の変更条件が成立しないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、現時点よりも将来の一時点から任意の期間におけるＥＧＲ率の変動を予測する（ステップＳ１０５）。具体的には例えば、ＥＣＵ２１は、図５に示すような、ＥＧＲ率の時間変動を予測する。
【００２９】
図５は、ＥＧＲ率の時間変動の予測結果の一例を示す概念図である。図５における「矢印ａ」のように、ＥＧＲ率が、ＥＧＲ導入限界を超えるような領域が、予測区間内に存在する場合、ＥＣＵ２１は、該領域を制約領域として認定する。制約領域が存在する場合、ＥＣＵ２１は、例えば、制約領域において燃料の供給を停止するように燃料噴射弁１６を制御する（即ち、燃料カットを実行する）、或いは、予めＥＧＲ率を下げるようにＥＧＲ弁１５２を制御してＥＧＲ率がＥＧＲ導入限界を超えないようにする。他方、「矢印ｂ」のように、ＥＧＲ率が、ＥＧＲ導入限界を超えないような場合、ＥＣＵ２１は、制約領域は存在しないと判定する。
【００３０】
ステップＳ１０５の処理の後、ＥＣＵ２１は、予測されたＥＧＲ率の時間変動に基づいて、制約領域が存在するか否かを判定すると共に、制約領域が存在すると判定された場合に、制約領域に係る情報（例えば、期間等）を取得する（ステップＳ１０６）。
【００３１】
次に、ＥＣＵ２１は、燃料カット実行条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。燃料カット実行条件は、例えば、触媒床温が所定範囲内、ＥＧＲ率がＥＧＲ導入制限以上、等である。
【００３２】
燃料カット実行条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２１は、所定のタイミングで燃料の供給を停止するように燃料噴射弁１６を制御する（ステップＳ１０８）。具体的には例えば、ＥＣＵ２１は、図６に示すように、上記ステップＳ１０６の処理で取得された制約領域に相当する期間だけ燃料カットを実行する。
【００３３】
図６は、ＥＧＲ率の時間変動と燃料カット（Ｆ／Ｃ）のタイミングとの関係の一例を示す概念図である。尚、図６は、時刻ｔ１において、スロットル弁（図示せず）の閉じタイミングと同期してＥＧＲ弁１５１（図１参照）を閉じた場合のＥＧＲ率の時間変動を示している。
【００３４】
本実施形態では、上述の如く、ＥＧＲ率の時間変動が予測されるので、過渡的な状況下においても、ＥＧＲ率の設定及び／又は燃料カット、を適切に実行することができる。
【００３５】
ステップＳ１０７の処理において、燃料カット実行条件が成立していないと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、例えば取得された触媒床温等に基づいて、触媒１４の暖機条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。触媒１４の暖機条件が成立していないと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、一旦処理を終了する。
【００３６】
他方、触媒１４の暖機条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２１は、上述したステップＳ１０６の処理で取得された制約領域に想到する期間において、燃料の供給量を変更するように燃料噴射弁１６を制御する（ステップＳ１１０）。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１…エンジン、１１…気筒、１２…吸気通路、１３…排気通路、１４…触媒、１５…ＥＧＲ装置、１６…燃料噴射弁、２１…ＥＣＵ、２２…温度センサ、１００…制御装置、１５１…ＥＧＲ通路、１５２…ＥＧＲ弁
【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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