(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス再循環装置が付帯した筒内噴射方式の内燃機関を制御するものであって、
燃料カットから復帰して燃料供給を再開するとき、気筒への燃料噴射を複数回に分けて行う過渡制御を実施し、
前記過渡制御における、二回目以降に噴射する燃料の噴射量とそれ以前に噴射する燃料の噴射量との割合を、燃料カットからの復帰の際の要求ＥＧＲ率、要求ＥＧＲ量またはＥＧＲ弁の開度に応じて設定することとし、そのＥＧＲ率、ＥＧＲ量またはＥＧＲ弁の開度が大きいほど前者の噴射量の割合を増加させるとともに、
燃料カット終了後に前記過渡制御を実施する期間を、先の燃料カット期間が長いほど長く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、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が付帯した内燃機関の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒の燃焼温度を低下させてＮＯxの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図るＥＧＲ装置が周知である（例えば、下記特許文献を参照）。ＥＧＲ装置は、排気経路と吸気経路とをＥＧＲ通路を介して接続し、気筒で発生する燃焼ガスの一部をＥＧＲ通路経由で吸気経路に還流させて吸気に混入するものである。
【０００３】
近時の自動車では、運転者がアクセルペダルを踏み込んでおらず、エンジン回転数が燃料カット許可回転数以上ある場合に、気筒への燃料供給を停止する燃料カットを実行することが通例となっている。燃料カット中は燃焼をせず、冷温の空気を流通させるので、気筒の燃焼室内の温度が低下する。このため、燃料カットから復帰して燃料供給を再開したときの、燃焼室内での燃焼が不安定化するきらいがある。特に、燃料カット終了直後からＥＧＲを行う状況では、失火を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４５１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、燃料カット終了直後の燃焼を安定化させることを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、ＥＧＲ装置が付帯した筒内噴射方式の内燃機関を制御するものであって、燃料カットから復帰して燃料供給を再開するとき、気筒への燃料噴射を複数回に分けて行う過渡制御を実施し、前記過渡制御における、二回目以降に噴射する燃料の噴射量とそれ以前に噴射する燃料の噴射量との割合を、燃料カットからの復帰の際の要求ＥＧＲ率、要求ＥＧＲ量またはＥＧＲ弁の開度に応じて設定することとし、そのＥＧＲ率、ＥＧＲ量またはＥＧＲ弁の開度が大きいほど前者の噴射量の割合を増加させるとともに、燃料カット終了後に前記過渡制御を実施する期間を、先の燃料カット期間が長いほど長くすることを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【０００７】
つまり、燃料カット終了直後の過渡制御期間において、二回目以降に噴射する燃料噴射量の割合を増大させることにより、燃焼室内のインジェクタ付近の領域に燃料成分のリッチなガスの層を作り出して成層燃焼とし、燃焼の安定化を図りつつ燃焼室内の温度を上昇させるようにしたのである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料カット終了直後の燃焼を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】過渡制御における、要求負荷及びエンジン回転数と二回目の燃料噴射時期との関係を示す図。
【図３】過渡制御における、冷却水温と二回目の燃料噴射時期との関係を示す図。
【図４】過渡制御における、要求ＥＧＲ率と二回目の燃料噴射量の割合との関係を示す図。
【図５】燃料カット期間の長さと燃料カット終了後の過渡制御期間の長さとの関係を示す図。
【図６】同実施形態の制御装置が過渡制御において実行する処理の手順例を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる外部ＥＧＲ装置２とを備えている。
【００１１】
本実施形態における内燃機関は、三気筒の４サイクルエンジンである。
【００１２】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、電子スロットル弁３３、サージタンク３４、吸気マニホルド３５を、上流からこの順序に配置している。
【００１３】
排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。加えて、タービン５２を迂回する排気バイパス通路４３、及びこのバイパス通路４３の入口を開閉するバイパス弁であるウェイストゲート弁４４を設けてある。ウェイストゲート弁４４は、アクチュエータに制御信号ｌを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲート弁であり、そのアクチュエータとしてＤＣサーボモータを用いている。
【００１４】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１５】
外部ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。外部ＥＧＲ通路の入口は、排気通路４におけるタービン５２の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路の出口は、吸気通路３におけるスロットル弁３３の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３４に接続している。外部ＥＧＲ通路上にも、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲ弁２２を設けてある。
【００１６】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（電子制御装置）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサから出力されるアクセル開度要求信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３４）内の吸気温及び吸気圧（過給圧）を検出する温度・圧力センサから出力される温度・圧力信号ｄ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、吸気カムシャフトの端部にあるタイミングセンサから出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｆ、排気カムシャフトの端部にあるタイミングセンサから所定クランク角度の回転毎に出力される排気カム信号ｇ等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｈ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｉ、ＥＧＲ弁２２に対して開度操作信号ｊ、スロットル弁３３に対して開度操作信号ｋ、ウェイストゲート弁４４に対して開度操作信号ｌ等を出力する。アクセルペダルの踏込量は、運転者が指令する要求負荷（エンジン出力）と捉えることができる。
【００１７】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸気量や要求燃料噴射量、点火時期、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。上記制御入力ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌの算定手法は、既知の内燃機関の運転制御と同様とすることができるので、詳細な解説は割愛する。
【００１８】
制御装置たるＥＣＵ０は、所定の燃料カット条件が成立したときに、インジェクタ１１からの燃料噴射及び点火プラグによる点火を一時停止する燃料カットを開始する。燃料カット条件は、アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となりかつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上ある、等である。
【００１９】
また、燃料カット中、所定の燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットから復帰してインジェクタ１１からの燃料噴射及び点火を再開する。燃料カット終了条件は、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、または、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数にまで低下した、等である。
【００２０】
燃料カットから復帰して燃料供給を再開するにあたっては、気筒１への燃料噴射を複数回に分けて行う過渡制御を実施する。本実施形態では、この過渡制御において、気筒１への燃料噴射を二回に分けることとし、一回目を吸気行程中に行い、二回目を圧縮行程中または吸気行程の中期以降ないし終期（吸気下死点近傍）に行う。
【００２１】
二回目の燃料噴射の時期は、要求負荷（または、吸入空気量）、エンジン回転数及び内燃機関の冷却水温を参照して決定する。図２に、二回目の燃料噴射時期と要求負荷及びエンジン回転数との関係を示す。二回目の燃料噴射時期は、要求負荷が小さいほど遅角させ（遅らせ）、要求負荷が大きいほど進角させる（早める）。並びに、エンジン回転数が低いほど遅角させ、エンジン回転数が高いほど進角させる。また、図３に、二回目の燃料噴射時期と冷却水温との関係を示す。二回目の燃料噴射時期は、冷却水温が低いほど遅角させ、冷却水温が高いほど進角させる。
【００２２】
そして、二回目の燃料噴射の量と一回目の燃料噴射の量との割合を、そのときの要求ＥＧＲ率あるいはＥＧＲ弁２２の開度に応じて設定する。具体的には、図４に示すように、要求ＥＧＲ率あるいはＥＧＲ弁２２の開度が大きいほど、二回目の燃料噴射量を多く、一回目の燃料噴射量を少なくする。
【００２３】
なお、これに加えて、二回目の燃料噴射量と一回目の燃料噴射量との割合を、冷却水温その他の内燃機関の状態に応じて補正してもよく、先の燃料カット期間の長さ（過去の複数回分の燃料カット期間の合算であることがある）に応じて補正してもよい。要するに、気筒１の燃焼室内や触媒４１の温度が冷えているほど、二回目の燃料噴射量の割合を大きく補正するのである。
【００２４】
上記の過渡制御の期間の長さ、即ち分割噴射を実施する期間の長さは、先の燃料カット期間の長さに応じて決定する。図５に、燃料カット期間の長さと、燃料カット終了後の過渡制御期間の長さとの関係を示す。過渡制御は、燃料カット期間が長いほど長く続行する。なお、過去の複数回分の燃料カット期間を合算し、これに基づいて過渡制御の期間を決定してもよい。
【００２５】
過渡制御の期間が満了した後は、定常制御へと移行する。定常制御では、気筒１への燃料噴射を一度の膨張行程当たり一回とすることもあれば、複数回（分割噴射）とすることもある。
【００２６】
図６に、ＥＣＵ０が実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、燃料カット条件が成立した（ステップＳ１）ときに燃料カットを開始し、その後燃料カット終了条件が成立した（ステップＳ２）ときに燃料カットを終了する。そして、燃料カット期間の長さに基づいて過渡制御を実施する期間の長さを決定し（ステップＳ３）、過渡制御へと移行する。
【００２７】
過渡制御では、そのときの要求ＥＧＲ量あるいはＥＧＲ弁２２の開度等に応じて二回目の燃料噴射量と一回目の燃料噴射量とを設定し（ステップＳ４）、かつそのときの要求負荷、エンジン回転数及び冷却水温に応じて二回目の燃料噴射の時期を決定する（ステップＳ５）。その上で、燃料の分割噴射及び点火を行う（ステップＳ６）。これらステップＳ４ないしＳ６を、ステップＳ３にて定めた期間反復継続する（ステップＳ７）。
【００２８】
本実施形態では、ＥＧＲ装置２が付帯した筒内噴射方式の内燃機関を制御するものであって、燃料カットから復帰して燃料供給を再開するとき、気筒１への燃料噴射を複数回に分けて行う過渡制御を実施し、前記過渡制御における、二回目以降に噴射する燃料の噴射量とそれ以前に噴射する燃料の噴射量との割合を、燃料カットからの復帰の際のＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）に応じて設定することとし、そのＥＧＲ率が大きいほど前者の噴射量を増加させることを特徴とする制御装置０を構成した。
【００２９】
本実施形態によれば、燃料カット終了直後の過渡制御の期間において、二回目に噴射する燃料噴射量の割合を増大させ、燃焼室内のインジェクタ１１及び点火プラグ付近の領域に燃料成分のリッチなガスの層を作り出して成層燃焼とし、燃焼の安定化を図りつつ燃焼室内の温度を上昇させることができる。従って、燃料カット終了直後から吸気通路３に還流するＥＧＲガス量を増大させたとしても、失火を招くおそれが低減する。ＥＧＲを積極的に活用することが可能になるので、燃費の向上に資する。
【００３０】
さらには、二回目に噴射する燃料噴射量を増すことで排気ガスの温度が上昇し、燃料カット中に低温化する排気ガス浄化用の触媒４１を暖めることにもつながる。触媒４１の速やかな昇温は、触媒４１による排気ガス浄化能率を高く保つために役立つ。
【００３１】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、過渡制御において燃料噴射を二回に分けて行うこととしていたが、三回以上に分けて行うことを妨げない。その場合、吸気行程中に複数回噴射することもあれば、圧縮行程中または吸気行程の終期に複数回噴射することもある。何れにせよ、吸気行程中に噴射する燃料の量と、圧縮行程中または吸気行程の終期に噴射する燃料の量との割合を、ＥＧＲ率等に応じて設定する。
【００３２】
ＥＧＲ装置は、高圧ループＥＧＲを実現するものには限られない。内燃機関に付帯しているものが低圧ループＥＧＲ装置であったとしても、上記実施形態と同様の効果を奏し得る。低圧ループＥＧＲ装置と高圧ループＥＧＲ装置とを併用していてもよいことは言うまでもない。
【００３３】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
２…排気ガス再循環装置
【図１】
0005769509.tif 000002
【図２】
0005769509.tif 000003
【図３】
0005769509.tif 000004
【図４】
0005769509.tif 000005
【図５】
0005769509.tif 000006
【図６】
0005769509.tif 000007