(57)【要約】【課題】始動性を良好に確保しつつ、未燃焼ガスの排出を低減することのできる内燃機関の排気ガス低減装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼室に接続された排気通路と吸気通路とを接続する循環通路に循環通路の開閉を行う開閉手段が設けられ、内燃機関がクランキング状態か否かを判定する判定手段（Ｓ１４）と、判定手段によりクランキング状態であると判定された場合に開閉手段を作動させて循環通路を開く作動手段（Ｓ１６）と、循環通路に還流する未燃焼ガスの還流量を推定する還流量推定手段（Ｓ１８）と、流量推定手段によって推定された還流量から未燃焼ガス内の燃料量を推定する燃料量推定手段（Ｓ２０）と、燃料量推定手段によって推定された燃料量に基づいて燃料の供給量を補正する制御手段（Ｓ２２）とが設けられている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に接続された排気通路と吸気通路とを接続する循環通路に、該循環通路の開閉を行う開閉手段が設けられ、
前記内燃機関がクランキング状態か否かを判定する判定手段と、
該判定手段によりクランキング状態であると判定された場合に前記開閉手段を作動させて前記循環通路を開く作動手段と、
前記循環通路に還流する未燃焼ガスの還流量を推定する還流量推定手段と、
該流量推定手段によって推定された還流量から前記未燃焼ガス内の燃料量を推定する燃料量推定手段と、
該燃料量推定手段によって推定された燃料量に基づいて燃料の供給量を補正する制御手段とが設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス低減装置。
【請求項２】
前記循環通路は、排気再循環制御バルブを備えた排気再循環通路であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路から吸気通路へガスを還流させるための循環通路を設けた内燃機関に適用され、未燃焼ガスの排出を低減させる内燃機関の排気ガス低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃焼室から排出されるガスのうち、未燃焼ガスの外部への排出を防止するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ（排気ガス再循環）通路を設け、エンジンの始動時に、スロットルバルブとＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）を閉弁させてＥＧＲ通路より上流側の吸気通路を遮断するとともに、ＥＧＲバルブを開弁させて燃焼室、噴射された燃料を含む排気ガスをＥＧＲ装置を利用して循環させることで、クランキング開始から始動完了までの間の未燃焼ガスの排出を防止する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２００９０７号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、始動時に未燃焼ガスを還流した場合、未燃焼ガス中に含有する燃料量分が加算されるため燃料過剰状態（オーバーリッチ）となり、始動が安定しない場合がある。
【０００５】
また、エンジン始動時の温度が所定の温度以上となるいわゆるホットリスタート時においては、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生し、適量の燃料を噴射できずに始動性能を損なう虞があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、始動性を良好に確保しつつ、未燃焼ガスの排出を低減することのできる内燃機関の排気ガス低減装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、内燃機関（例えば、実施の形態におけるエンジン２）の燃焼室に接続された排気通路と吸気通路とを接続する循環通路（例えば、実施の形態におけるＥＧＲ通路８）に、該循環通路の開閉を行う開閉手段（例えば、実施の形態におけるＥＧＲバルブ９）が設けられ、前記内燃機関がクランキング状態か否かを判定する判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１４の処理）と、該判定手段によりクランキング状態であると判定された場合に前記開閉手段を作動させて前記循環通路を開く作動手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１６の処理）と、前記循環通路に還流する未燃焼ガスの還流量を推定する還流量推定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１８の処理）と、該流量推定手段によって推定された還流量から前記未燃焼ガス内の燃料量を推定する燃料量推定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ２０の処理）と、該燃料量推定手段によって推定された燃料量に基づいて燃料の供給量を補正する制御手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ２２の処理）とが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、前記内燃機関がクランキング状態であると前記判定手段で判定されたときに、前記作動手段にて前記開閉手段を開いて排気通路のガスを前記循環通路を介して吸気通路に循環させて、前記流量推定手段で推定される未燃焼ガスの還流量に応じて前記燃料量推定手段により燃料量を推定し、この燃料量に基づいて前記制御手段により燃料の供給量を補正することで、未燃焼ガスを再度燃焼室に供給できるとともに燃焼室内に供給される燃料量が適量になるように調整できる。
【０００９】
また、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生して始動に必要な燃料量を確保できずに始動が困難なホットリスタートの場合でも、この未燃焼ガスを循環通路を介して循環させて燃焼室へ供給することで、適正な混合比に調整することができ、始動性能を高めることができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記循環通路は、排気再循環制御バルブを備えた排気再循環通路であることを特徴とする。この発明によれば、通常運転時に排気ガスを循環させる前記排気再循環通路を内燃機関のクランキング時においても共用できるため、利便性が増すとともにコストを低減することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気ガス低減装置を示す概略構成図である。同図に示す内燃機関であるエンジン２には、シリンダ２ｅ内に配設されたピストン２ｆの上方に燃焼室２ａが形成されている。燃焼室２ａの上部には、点火プラグ３、吸気バルブ２ｂ及び排気バルブ２ｃが配設されている。また、吸気バルブ２ｂ及び排気バルブ２ｃを開閉させる動弁機構が設けられている。
エンジン２の下部には、クランクポジションセンサ１４が設けられ、該クランクポジションセンサ１４により、クランク軸２ｄの回転数および回転角度を検出する。
【００１２】
吸気バルブ２ｂの上流側には、インテークマニホルド、サージタンクなどから構成される吸気通路４が接続されている。吸気通路４の途中には、燃焼室２ａ内へ吸入される吸入空気の量を調節するスロットルバルブ１２が設けられている。スロットルバルブ１２のスロットル開度Ｔｈは、スロットル開度センサ１６により検出され、ＥＣＵ７に入力される。
【００１３】
吸気通路４のスロットルバルブ１２下流側には、燃焼室２ａに燃料を噴射するインジェクタ５が設けられている。インジェクタ５には燃料ポンプ（図示せず）が接続され、この燃料ポンプにより燃料であるガソリンが加圧されてインジェクタ５から噴射される。これにより、スロットルバルブ１２を介して供給される新鮮な空気（新気）２０に燃料が混合される。
【００１４】
排気バルブ２ｃの下流側には、エキゾーストマニホルドなどから構成される排気通路６が接続されている。排気通路６には排気ガスを浄化する三元触媒（以下、「触媒」という）２２が設けられている。また、触媒２２の上流位置には、Ｏ２センサ２１が装着され、このセンサ２１により排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【００１５】
排気通路６のＯ２センサ２１上流位置にはＥＧＲ通路８の一端側が接続されるとともに、吸気通路４のスロットルバルブ１２とインジェクタ５の間にはＥＧＲ通路８の他端側が接続されている。ＥＧＲ通路８には、開閉手段であるＥＧＲバルブ９が設けられている。このＥＧＲバルブ９を開閉作動させることにより、排気通路６中のガスの吸気通路４への循環、遮断が制御される。
【００１６】
本実施の形態における排気ガス低減装置は、制御装置であるＥＣＵ７を備えている。ＥＣＵ７は、排気ガス低減装置全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、ガス流量制御ルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。
【００１７】
ＥＣＵ７には、上述したスロットル開度センサ１６、クランクポジションセンサ１４、Ｏ２センサ２１に加えて、エンジン２の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１１、吸気温Ｔａを検出する吸気温センサ１５から検出信号が入力される。また、ＥＣＵ７には、点火プラグ３、インジェクタ５、ＥＧＲバルブ９等の各種機器が接続され、これらの各種機器を、上述した各センサからの検出信号に基づいて、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って制御を行う。
【００１８】
上記のような構成を備えた排気ガス低減装置の作用について説明する。
図２は排気ガス低減装置の制御を示すフローチャートである。まず、イグニッションがＯＮにされると、ステップＳ１２で、ＥＣＵ７は、各センサ１１、１４、１５、１６で検出した各データ（エンジン回転数Ｎｅ、水温Ｔｗ、吸気温Ｔａ、スロットル開度Ｔｈ）の読み込みを行う。
そして、ステップＳ１４でエンジン２がクランキング状態かどうかを判定する。この判定は、クランクポジションセンサ１４で検出される回転数が所定回転数以下ならばスタータによる回転でクランキング状態と、所定回転数より上ならば燃焼が開始された通常駆動状態と判定する。ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳであればステップＳ１６に進み、判定結果がＮＯであればステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、通常駆動状態に応じた制御を行った後、一連の処理を終了するが、これについては詳細を略す。
【００１９】
ステップＳ１４でエンジン２がクランキング状態と判定された場合には、ステップＳ１６でＥＧＲバルブ９を作動させてＥＧＲ通路８を開き、排気通路４の未燃焼ガス１９を前記ＥＧＲ通路８を介して吸気通路４に循環させる。そして、ステップＳ１８で、エンジン回転数Ｎｅ及びスロットル開度Ｔｈより、未燃料ガス還流量Ｑｒｇａｓを推定する。
【００２０】
図３はエンジン回転数Ｎｅと未燃焼ガス流量Ｑｒｇａｓとに関するスロットル開度Ｔｈのグラフ図である。本実施の形態においては、図３に示したグラフ図をマップとして保持しており、検出されたエンジン回転数Ｎｅ及びスロットル開度Ｔｈに基づいて未燃焼ガス流量Ｑｒｇａｓをマップ検索することで、未燃焼ガス流量Ｑｒｇａｓを推定できる。
【００２１】
そして、ステップＳ２０で未燃焼還流ガス内の燃料量Ｇｒｆｕｅｌを推定する。図４は水温Ｔｗや吸気温Ｔａから求めた温度指標と未燃焼ガス還流ガス内の燃料量Ｇｒｆｕｅｌの関係を示すグラフ図である。この図４に示したグラフ図も、図３と同様にマップとして保持しており、検出された水温Ｔｗや吸気温Ｔａから求められる燃料量温度指標に基づいて燃料量Ｇｒｆｕｅｌを推定する。
同図に示したように、温度指標に応じて、低温始動の場合、中間温度帯、ホットリスタートに区分して、それぞれの区分に応じた温度特性に基づいて燃料量を推定するので、きめの細かい制御を行うことが可能である。
【００２２】
そして、ステップＳ２２で、インジェクタ５から噴射する補正後燃料噴射量を算出する。すなわち、推定された燃料量Ｇｒｆｕｅｌに基づいてインジェクタ５から噴出する燃料噴射量を減算補正する。そして、一連の処理を終了する。
【００２３】
このように制御を行うことで、未燃焼ガスを再度燃焼室２ａに供給できるとともに燃焼室２ａ内に供給される燃料量が適量になるように調整できる。
【００２４】
また、水温センサ１１及び吸気温センサ１５で検知される温度が所定値以上で燃料輸送ラインに気化した燃料が発生してしまうホットリスタートの場合にも、適量の燃料を噴射させることができるため、始動性能を高めることができる。
【００２５】
図５は排気ガス低減装置の制御を行った場合と行わない場合とのエンジン回転数と時間との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、制御を行った場合と行わない場合とで、始動時間を略半分に低減することができ、始動性能を向上することができる。
【００２６】
なお、本発明の内容は上述した実施の形態の内容に限られるものではない。例えば、実施の形態においては、ＥＧＲ通路をクランキング時においても共用しているため、利便性が増すとともにコストを低減することができるが、ＥＧＲ通路を有さない場合にも、吸気通路と排気通路とを接続する循環通路を設けて上述のような制御を行うことで、始動性を良好に確保しつつ、未燃焼ガスの排出を低減することが可能となる。さらに、吸気通路４の吸入空気の量を検出するエアフローセンサを備えて、該エアフローセンサにより検出されるエア流量を加味して未燃焼ガス還流量の推定を行うことで、推定精度を向上させることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、未燃焼ガスを再度燃焼室に供給できるとともに燃焼室内に供給されるガス流量が適量になるように調整でき、迅速に通常の燃焼制御に移行することができる。また、ホットリスタートを行う場合に、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生した場合でも、始動性能を高めることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、利便性が増すとともにコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気ガス低減装置を示す概略構成図である。
【図２】排気ガス低減装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】クランキング回転数と未燃焼ガス流量とに関するスロットル開度のグラフ図である。
【図４】水温や吸気温から求めた温度指標と未燃焼ガス流量の関係を示すグラフ図である。
【図５】排気ガス低減装置の制御を行った場合と行わない場合とのエンジン回転数と時間との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
２  エンジン（内燃機関）
７  制御装置（ＥＣＵ）
８  ＥＧＲ通路
９  ＥＧＲバルブ
【図１】
2004346802.tif 000003
【図２】
2004346802.tif 000004
【図３】
2004346802.tif 000005
【図４】
2004346802.tif 000006
【図５】
2004346802.tif 000007