(57)【要約】【課題】吸入空気量検出手段の検出値に基づいて制御する場合においても、燃焼状態を精度良く制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気通路に備えられ内燃機関外から流入し当該吸気通路を流通する空気量を検出する吸入空気量検出手段と、クランクケース内の容積の変化を検知する容積変化検知手段と、容積変化検知手段にて検知された容積変化に基づいて、吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を流通するガスの量を算出するガス量算出手段と、吸入空気量検出手段にて検出された空気量とガス量算出手段にて算出されたガスの量とに基づき気筒内に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、吸気量算出手段により算出された吸気量に基づいて気筒内の燃焼状態を制御する制御手段と、を備える。【選択図】  図４
2004353476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの気筒がＶ字型に配置されたＶ型２気筒の内燃機関の燃焼状態を制御する内燃機関の制御装置であって、
吸気通路に備えられ内燃機関外から流入し当該吸気通路を流通する空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
クランクケース内の容積の変化を検知する容積変化検知手段と、
当該容積変化検知手段にて検知された容積変化に基づいて、前記吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を流通するガスの量を算出するガス量算出手段と、
前記吸入空気量検出手段にて検出された空気量と前記ガス量算出手段にて算出されたガスの量とに基づき気筒内に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、
当該吸気量算出手段により算出された吸気量に基づいて気筒内の燃焼状態を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記容積変化検知手段は、クランク軸回転角度と機関回転数とに基づいてクランクケース内の容積の変化を検知することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ガス通路を流通し、前記クランクケース内から前記吸気通路に流入するガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記内燃機関内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、を更に備え、
前記制御手段は、前記吸気量算出手段にて算出された気筒内に吸入される吸気量と前記空燃比検出手段にて検出された空燃比とに基づいて前記燃料噴射手段にて噴射される燃料量を決定する燃料量決定手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、エアフローメータ等の吸入空気量検出手段で検出される吸入空気量に基づいて気筒内の燃焼状態を制御するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の吸気通路に、気筒内に吸入される空気量（吸入空気量（質量流量））を検出するエアフローメータなどの吸入空気量検出手段を備え、該吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいて気筒内に供給される燃料量を制御するよう構成された燃料噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する方法として、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスの一部を吸気系へ再循環させ、燃焼室内に供給する排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置が知られている。一般に、燃焼室内に再循環させる排気ガス（ＥＧＲガス）量が増加するにつれて、混合気の燃焼により発生するＮＯｘ量は低下するが、ＥＧＲガス量を過度に増大すると、混合気の着火性や内燃機関の出力は低下するので、ＥＧＲガスの量を適当な量に制御する必要がある。そして、ＥＧＲ率（気筒内に吸入される吸気の質量に占めるＥＧＲガスの質量の割合、すなわち「（ＥＧＲガス質量／気筒内に吸入される吸気の質量）×１００％」）という指標を用いて、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲガス量（質量流量）を制御している（例えば、特許文献２参照。）。なお、気筒内に吸入される吸気量（質量流量）に基づいてＥＧＲガス量を制御するために、気筒内に吸入される吸気量の内、内燃機関外から新たに吸入される空気量（質量流量）を、エアフローメータなどの吸入空気量検出手段にて検出するものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１３０２２７号公報
【特許文献２】
特開昭６３−９４０６２号公報
【特許文献３】
特開平４−２２７４８号公報
【特許文献４】
特開平６−９３９１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したエアフローメータ等の吸入空気量検出手段で検出される吸入空気量に基づいて燃料噴射量あるいはＥＧＲガス量を決定し、燃焼状態を制御する内燃機関において、ブローバイガスを吸気系の吸入空気量検出手段の下流に戻すブローバイガス還元装置を備える場合には、ブローバイガスとして気筒内に吸入される量が、吸入空気量検出手段による検出結果から除外されてしまう。
【０００６】
そのため、吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいて燃焼室内に供給される燃料量を制御する場合においては、例えば、気筒内の実吸気量が、吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量と気筒内に吸入されたブローバイガス量（質量流量）とを加算した量であるにもかかわらず、燃料量は、吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量に基づいて制御される量であるため、燃焼室内の混合気の空燃比が所望の値よりもリーン側へずれるおそれがある。
【０００７】
また、内燃機関外から新たに吸入される空気量を吸入空気量検出手段にて検出するＥＧＲ装置においては、例えば、気筒内の実吸気量が、吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量とＥＧＲガス量とブローバイガス量とを加算した量であるにもかかわらず、ＥＧＲガス量は吸入空気量検出手段にて検出された空気量のみに基づいて決定され、ブローバイガス量が除外されてしまうため、ＥＧＲ率が所望の値よりも小さくなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を備える内燃機関の燃焼状態を、吸入空気量検出手段の検出値に基づいて制御する場合においても、燃焼状態を精度良く制御することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、２つの気筒がＶ字型に配置されたＶ型２気筒の内燃機関の燃焼状態を制御する内燃機関の制御装置であって、吸気通路に備えられ内燃機関外から流入し当該吸気通路を流通する空気量を検出する吸入空気量検出手段と、クランクケース内の容積の変化を検知する容積変化検知手段と、当該容積変化検知手段にて検知された容積変化に基づいて、前記吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を流通するガスの量を算出するガス量算出手段と、前記吸入空気量検出手段にて検出された空気量と前記ガス量算出手段にて算出されたガスの量とに基づき気筒内に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、当該吸気量算出手段により算出された吸気量に基づいて気筒内の燃焼状態を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、気筒内の燃焼状態を制御するとは、例えば、気筒内に排気ガスの一部を流入させて気筒内から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減させるような燃焼状態となるように制御すること、あるいは気筒内に供給する燃料量を増量させて気筒内の燃焼圧力を高め、機関出力が高まるような燃焼状態となるように制御すること等を例示することができる。
【００１１】
吸入空気量検出手段の検出値に基づいて気筒内の燃焼状態が制御される内燃機関に、吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路が設けられている場合、当該ガス通路を介して、クランクケース内のガスが吸気通路へ流入し、当該ガスが気筒内に吸入される場合がある。かかる場合、実際に気筒内に吸入される吸気量（質量流量）は、内燃機関外から吸入された空気量（質量流量）と当該ガスの量（質量流量）とを加算した量であるにもかかわらず、吸入空気量検出手段にて検出された空気量のみが気筒内に吸入されたものとして、燃焼状態が制御されるおそれがある。他方、吸入空気量検出手段にて検出された空気の一部が前記ガス通路を介してクランクケース内に流入する場合もあり、かかる場合、実際に気筒内に吸入される吸気量は、内燃機関外から吸入された空気量から当該空気量を減算した量であるにもかかわらず、吸入空気量検出手段にて検出された空気量全てが気筒内に吸入されたものとして、燃焼状態が制御されるおそれがある。
【００１２】
そして、２つの気筒がＶ字型に配置されたＶ型２気筒の内燃機関、例えば、同一のクランクピンに２つのコンロッドが連結された略９０度のバンク角を有するＶ型２気筒の内燃機関においては、２気筒の内の一方の気筒のクランク軸回転角度が上死点後０度から９０度へと変化し、かつ、他方の気筒のクランク軸回転角度が上死点後９０度から１８０度へと変化する場合がある。かかる場合、クランクケース内容積が小さくなるように変化する。また、２気筒の内の一方の気筒のクランク軸回転角度が上死点前９０度から０度へと変化し、かつ、他方の気筒のクランク軸回転角度が上死点前１８０度から９０度へと変化する場合がある。かかる場合、クランクケース内容積が大きくなるように変化する。
【００１３】
そして、クランクケース内の容積が小さくなるように変化し、クランクケース内の圧力が高まると、クランクケース内からガス通路を介して吸気通路へガスが流出する。一方、クランクケース内の容積が大きくなるように変化し、クランクケース内が負圧になると、吸気通路からガス通路を介してクランクケース内へガスが流入する。そのため、当該ガス量を考慮して燃焼状態を制御しないと所望の燃焼状態にすることが困難となるおそれがある。
【００１４】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置にあっては、クランクケース内の容積の変化を検知する容積変化検知手段と、当該容積変化検知手段にて検知された容積変化に基づいて、前記吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を流通するガスの量を算出するガス量算出手段と、前記吸入空気量検出手段にて検出された空気量と前記ガス量算出手段にて算出されたガスの量とに基づき気筒内に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、当該吸気量算出手段により算出された吸気量に基づいて気筒内の燃焼状態を制御する制御手段と、を備えるようにした。
【００１５】
かかる構成とすることにより、吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路をガスが流通する場合においても、気筒内に吸入される吸気量を正確に算出することができ、当該算出値を基に内燃機関の燃焼状態を制御すると、精度良く制御することができる。
【００１６】
なお、吸入空気量検出手段としては、例えば、熱線式流量計等のように、吸気通路を流通する空気の質量流量を直接測定可能な形式のものであるエアフローメータを例示することができる。
【００１７】
また、前記容積変化検知手段は、クランク軸回転角度と機関回転数とに基づいてクランクケース内の容積の変化を検知することが好適である。このようにすれば、クランクケース内の容積変化を直接測定可能な装置を設けずに、容積変化を検知することができる。
【００１８】
また、上述した内燃機関の制御装置において、前記ガス通路を流通し、前記クランクケース内から前記吸気通路に流入するガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記吸気量算出手段にて算出された気筒内に吸入される吸気量と前記空燃比検出手段にて検出された空燃比とに基づいて前記燃料噴射手段にて噴射される燃料量を決定する燃料量決定手段を有することが好適である。
【００１９】
クランクケース内から流出するガスの中には未燃の燃料が含まれている可能性があり、その空燃比を考慮して内燃機関内に噴射する燃料量を決定すると、さらに精度良く燃焼状態を制御することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置と当該制御装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２２】
図１に示す内燃機関１は、バンク角略９０度の２つの気筒２を有するＶ型２気筒の水冷式の４サイクル・ディーゼル機関であり、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、各気筒共通のコモンレール４に接続されており、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、コモンレール４内の燃料が各気筒♯１，♯２の燃焼室内へ噴射されるようになっている。コモンレール４は燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００２３】
前記内燃機関１には、吸気通路７が接続されており、この吸気通路７はエアクリーナ８に接続されている。当該エアクリーナ８より下流の吸気通路７には、当該吸気通路７内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。このエアフローメータ９は、熱線式流量計等のように、吸気通路７を流れる吸入空気の質量流量を直接測定可能な形式のものである。
【００２４】
また、吸気通路７における前記エアフローメータ９より下流の部位には、遠心過給器１０のコンプレッサハウジング１０ａが設けられており、コンプレッサハウジング１０ａより下流の吸気通路７には、インタークーラ（図示省略）が取り付けられている。更にインタークーラより下流の吸気通路７には、該吸気通路７内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１１が設けられ、この吸気絞り弁１１には、吸気絞り用アクチュエータ１２が取り付けられている。
【００２５】
また、内燃機関１には、排気通路１３が接続され、この排気通路１３は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。そして、当該排気通路１３の途中には、遠心過給機１０のタービンハウジング１０ｂが配置されている。前記排気通路１３における前記タービンハウジング１０ｂより下流の部位には、排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化装置１４が配置されている。
【００２６】
この排気浄化装置１４より下流の排気通路１３には、当該排気通路１３内を流通する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する排気空燃比センサ１５と、当該排気通路１３内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ（図示省略）とが取り付けられている。
【００２７】
そして、前記吸気通路７における吸気絞り弁１１より下流の部位と、前記排気通路１３におけるタービンハウジング１０ｂより上流の部位とは、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）１６を介して連通されている。このＥＧＲ通路１６の途中には、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁１７が設けられている。
【００２８】
また、内燃機関１には、ブローバイガス還元装置が備えられており、前記吸気通路７における吸気絞り弁１１より下流の部位であってＥＧＲ通路１６の上流の部位と、クランクケース内とを連通するブローバイガス通路１８が備えられている。ゆえに、前記エアフローメータを通過した空気がクランクケース内に導かれる一方、燃焼室内からクランクケース内に入ったブローバイガスが吸気通路７に導かれる。これにより、ブローバイガスをそのまま大気中に放出させないで吸気系に戻して燃焼させるようになっている。
【００２９】
ブローバイガス通路１８には、該通路を流通するブローバイガスの空燃比に対応した電気信号を出力するブローバイガス空燃比センサ２０が設けられている。
【００３０】
また、内燃機関１の冷却水通路には、内燃機関内を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ（図示省略）が設けられている。さらに、内燃機関１には出力軸（クランク軸）の回転位相を検出するクランクポジションセンサ２１が設けられている。このクランクポジションセンサ２１は、本実施形態では、内燃機関１のカム軸近傍に配置され、クランク軸回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する基準パルスセンサ（図示省略）と、内燃機関１  のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角度毎（例えば１０度毎）にクランク角パルスを発生するクランク軸回転角センサ（図示省略）との２つのセンサを備えている。この基準パルスとクランク角パルスとは後述するＥＣＵ２２に入力され、ＥＣＵ２２は、一定時間毎にクランク角パルス信号の周波数からクランク軸の回転数（以下、「機関回転数」という。）を算出するとともに、基準パルス入力後のクランク角パルス数からクランク軸の回転角度を算出する。
【００３１】
なお、内燃機関１の部分断面図を示したのが、図２であり、本図は、右側の気筒（♯１）における上死点後クランク軸回転角度９０度の状態を示したものである。また、本図に示すように、クランク軸３０の１個のクランクピン３０ａに２気筒用の２個のコンロッド３１が連結されており、かかる状態は、左側の気筒（＃２）における上死点後クランク軸回転角度１８０度の状態を示したものでもある。
【００３２】
そして、内燃機関１は、＃１気筒の圧縮上死点を、クランク軸回転角度の０度基準とすると、＃２気筒は、クランク軸回転角度２７０度で圧縮上死点となるように設定している。つまり、爆発間隔としては、＃１と＃２との間が約２７０度、＃２と＃１との間が約４５０度の不等間隔である。
【００３３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、当該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２２が併設されている。このＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。
【００３４】
ＥＣＵ２２には、前述したエアフローメータ９，クランクポジションセンサ２１，ブローバイガス空燃比センサ２０に加え、排気空燃比センサ１５や、内燃機関１を搭載した車両の室内に取り付けられた図示しないアクセルポジションセンサ等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２２に入力されるようになっている。
【００３５】
一方、ＥＣＵ２２には、燃料噴射弁３，吸気絞り用アクチュエータ１２，ＥＧＲ弁１７等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２２が燃料噴射弁３，吸気絞り用アクチュエータ１２，ＥＧＲ弁１７等を制御することが可能になっている。
【００３６】
＜ＥＧＲ制御＞
内燃機関１は、内燃機関から排出する窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減するために、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路１６を介して気筒内に再循環されるように制御され、気筒内の燃焼速度及び燃焼温度を低く抑えるような燃焼状態に制御される。
【００３７】
しかし、気筒内に再循環されるＥＧＲガス量（質量流量）が増加するにつれて、混合気の燃焼により発生するＮＯｘ量は低下するが、ＥＧＲガス量を過度に増大すると、混合気の着火性や内燃機関の出力は低下するので、ＥＧＲガスの量を適当な量に制御する必要がある。
【００３８】
そのため、ＥＧＲ率（気筒内に吸入される吸気の質量に占めるＥＧＲガスの質量の割合、すなわち「（ＥＧＲガス質量／気筒内に吸入される吸気の質量）×１００％」）という指標を用いて、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲガス量を制御する、ＥＧＲ制御を実行する。
【００３９】
このＥＧＲ制御では、先ずＥＣＵ２２にて算出された機関回転数、水温センサの出力信号、アクセル開度等に基づき、ＥＧＲ制御の実行条件が成立しているか否かを判別する。
【００４０】
上記したＥＧＲ制御実行条件としては、冷却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時から所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度の変化量が正値である等の条件を例示することができる。
【００４１】
そして、上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立していると判別した場合は、ＥＣＵ２２は、気筒内に吸入されるＥＧＲガス量が機関運転状態に応じて定められた目標値になるようにＥＧＲ弁開度のフィードバック制御を行なっている。
【００４２】
概略としては、機関運転状態に応じて決定する所望のＥＧＲ率になるように、気筒内に吸入される吸気量（質量流量）からＥＧＲガス量を除いた量（以下、「気筒内流入新気量」という。）とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制御マップへアクセスし、前記気筒内流入新気量及び前記アクセル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出し、当該目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力をＥＧＲ弁１７に印加するものである。一方、上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立していないと判別した場合は、ＥＣＵ２２は、ＥＧＲ弁１７を全閉状態に保持すべく制御する。
【００４３】
ここで、上述した気筒内流入新気量について説明する。
気筒内流入新気量は、ブローバイガス通路１８を介してブローバイガスが気筒内に流入しない場合、エアクリーナ８を介して内燃機関外から気筒内に吸入される空気量、つまり、エアフローメータ９の検出値を基に算出された空気量（質量流量）である。したがって、当該空気量とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制御マップへアクセスし、当該空気量及び前記アクセル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出し、該目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力をＥＧＲ弁１７に印加する。
【００４４】
しかし、本実施の形態においては、吸気絞り弁１１の下流であってＥＧＲガス通路１６の上流にブローバイガス通路１８を設けているため、当該気筒内流入新気量は、ブローバイガス通路１８を介して、クランクケース内から吸気通路７に流入するブローバイガス量（質量流量）あるいは吸気通路からクランクケース内に流入する空気量（質量流量）に応じて変動する。
【００４５】
具体的には、本実施の形態に係る内燃機関１は、同一のクランクピンに２つのコンロッドが連結された９０度のバンク角を有するＶ型２気筒の内燃機関であるので、＃１気筒の圧縮上死点後クランク軸回転角度０度から９０度の間においては、＃２気筒は、クランク軸回転角度９０度から１８０度である。そのため、かかる間でクランクケース内容積は小さくなるように変化し、クランクケース内の圧力が高くなる。その結果、クランクケース内に存在するブローバイガスがブローバイガス通路１８を介して吸気通路７に流入する。
【００４６】
そして、＃１気筒圧縮上死点後クランク軸回転角度０度から９０度の間である場合は、＃２気筒は吸気行程であり、＃１気筒排気上死点後クランク軸回転角度０度から９０度の間である場合は、＃１気筒は吸気行程である。そのため、当該ブローバイガスがいずれかの気筒内に流入する。
【００４７】
［気筒内流入新気量算出の第１実施例］
したがって、かかる場合の気筒内流入新気量を以下のような制御ルーチンにて算出する。これを図３のフローチャートに沿って説明する。
【００４８】
この制御ルーチンを、予めＥＣＵ２２のＲＯＭに記憶しておき、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ２１からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてＥＣＵ２２が実行するようにするものである。
【００４９】
まず、ステップ１００において、クランク軸回転角度を算出する。これは、上述したようにクランクポジションセンサ２１の検出値を基にＥＣＵ２２が算出するものである。
【００５０】
その後、ステップ１０１へ進み、ステップ１００にて算出したクランク軸回転角度により、＃１あるいは＃２気筒が吸気行程であるか否かを判別する。そして、＃１あるいは＃２気筒が吸気行程であると判別された場合は、ステップ１０２へ進む。一方、吸気行程でないと判別された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００５１】
ステップ１０２においては、エアフローメータ９を通過した空気量（Ｇａ）、つまり内燃機関外から吸入された空気量をエアフローメータの検出値を基に算出する。
【００５２】
ステップ２０３においては、クランクケース容積変化領域であるか否かを判別する。ここで、クランクケース容積変化領域とは、前述したように、クランクケース内容積が小さくなるように変化する＃１気筒上死点後０度から９０度の領域のことをいう。そして、本ステップでは、ステップ１００で算出したクランク軸回転角度により、＃１気筒上死点後０度から９０度の領域であるか否かを算出するものである。その結果、クランクケース容積変化領域であると判別された場合は、ステップ１０４へ進み、クランクケース容積変化領域ではないと判別された場合は、ステップ１０８へ進む。
【００５３】
ステップ１０４においては、機関回転数を算出する。これは、上述したようにクランクポジションセンサ２１の検出値を基にＥＣＵ２２が算出するものである。
【００５４】
その後、ステップ１０５へ進み、クランクケース内容積の変化量（ΔＶ）を算出する。クランクケース内容積は、クランク軸回転角度に応じてピストン３２の位置が異なり、また、機関回転数に応じて単位時間当たりの変化量が異なるため、クランク軸回転角度及び機関回転数に応じて変化する。そこで、予め、クランク軸回転角度及び機関回転数とクランクケース内容積の変化量との相関関係を示す数値マップを作成し、ＥＣＵ２２内のＲＯＭに記憶しておく。そして、ＥＣＵ２２が、ステップ１００及びステップ１０４にて算出したクランク軸回転角度及び機関回転数を該数値マップに代入することによりクランクケース内容積の変化量（ΔＶ）を算出するものである。
【００５５】
その後、ステップ１０６へ進み、ブローバイガス通路１８を流通したブローバイガス量（Ｇｇ）を算出する。これは、ステップ１０４で算出したクランクケース内容積の変化量（ΔＶ）を基に、該ブローバイガス通路１８を流通するブローバイガス量を１次遅れ系（「Ｇｇ＝（Ｋ／Ｔｓ＋１）ΔＶ」）で近似して算出するものである。
【００５６】
なお、気筒内のピストンスピードが速いと吸気が膨張しながら気筒内に流入するため、ピストンスピードが遅い場合と比較すると、同じ体積の吸気が流入したとしても、吸気の量（質量流量）としては少なくなる。そこで、上記した１次遅れ系のゲイン（Ｋ）としては、機関回転数が高いほど小さい値となるように、機関回転数とゲイン（Ｋ）との相関関係を示す数値マップを作成し、ＥＣＵ２２内のＲＯＭに記憶しておき、該数値マップに、ステップ１０４で算出した機関回転数を代入してゲイン（Ｋ）を決定する。
【００５７】
その後、ステップ１０７に進み、気筒内流入新気量（Ｇｃｙｌ）を算出する。これは、ステップ１０２で算出した内燃機関外から吸入された空気量（Ｇａ）にステップ１０６で算出したブローバイガス量（Ｇｇ）を加算して算出するものである。
【００５８】
一方、ステップ１０８へは、クランクケース容積変化領域でない場合に進むが、かかる領域においては、ブローバイガスが吸気通路７へ流入しないことから、気筒内流入新気量（Ｇｃｙｌ）はステップ１０２で算出したエアフローメータを通過した空気量（Ｇａ）に等しいとして、気筒内流入新気量（Ｇｃｙｌ）を算出する。
【００５９】
そして、ステップ１０７あるいはステップ１０８で気筒内流入新気量を算出した後は本ルーチンの実行を終了する。
【００６０】
このように本実施例によれば、エアフローメータの検出値を基に算出された内燃機関外から吸入された空気量のみならず、クランクケース内からブローバイガス通路を介して気筒内に流入するブローバイガス量をも含めて、気筒内流入新気量を算出するので、当該気筒内流入新気量を基にＥＧＲガス量を制御すれば、ＥＧＲ率を精度良く制御することができる。
【００６１】
［気筒内流入新気量算出の第２実施例］
本実施の形態の内燃機関１は、同一のクランクピンに２つのコンロッドが連結された９０度のバンク角を有するＶ型２気筒の内燃機関であるので、＃１気筒の圧縮上死点後クランク軸回転角度０度から９０度の間のように、クランクケース内容積が小さくなるように変化する。これとは逆に、＃２気筒が上死点前クランク軸回転角度９０度から０度の間においては、＃１気筒は上死点前１８０度から９０度であるため、かかる間でクランクケース内容積が大きくなるように変化する。そして、このようにクランクケース内容積が大きくなるように変化する場合、クランクケース内が負圧となり、吸気通路７に存在するガスが気筒内に流入せずにブローバイガス通路１８を介してクランクケース内に流入する。
【００６２】
ただし、気筒内流入新気量の第１実施例においては、＃１あるいは＃２気筒のいずれかが吸気行程である場合に限って、気筒内流入新気量を算出し、これを基にＥＧＲガス量を制御している。一方、＃２気筒が圧縮上死点前クランク軸回転角度９０度から０度である場合は、＃１気筒は排気行程であり、＃２気筒が排気上死点前クランク軸回転角度９０度から０度である場合は、＃１気筒は圧縮行程であるというように、＃２気筒が上死点前クランク軸回転角度９０度から０度である場合は、いずれの気筒も吸気行程ではない。そのため、かかるクランク軸回転角度において、吸気通路７に存在するガスが気筒内に流入せずにブローバイガス通路１８を介してクランクケース内に流入するとしても、ＥＧＲガス量には影響しない。
【００６３】
そこで、クランクケース内容積が大きくなるように変化するクランク軸回転角度においてもいずれかの気筒が吸気行程であるような多気筒の内燃機関に適用する場合は、以下の制御ルーチンのようにして気筒内流入新気量を算出するのが好適である。これを図４のフローチャートに沿って説明する。
【００６４】
図４のフローチャートは、基本的には、第１実施例の図３のフローチャートの一部が異なるのみなので、第１実施例と本実施例との差異点を明らかにしながら説明する。
【００６５】
まず、ステップ２００において、クランク軸回転角度を算出する。これは第１実施例のステップ１００と同一であり、その説明は省略する。
【００６６】
ステップ２０１においては、第１実施例のステップ１０１では＃１あるいは＃２気筒が吸気行程であるか否かを判別していたが、本実施例では、いずれかの気筒が吸気行程であるか否かを判別する。例えば、多気筒内燃機関である場合は、そのうちのいずれかの気筒が吸気行程であるかを判別するものである。そして、いずれかの気筒が吸気行程であると判別された場合は、ステップ２０２へ進み、吸気行程でないと判別された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
【００６７】
ステップ２０２においては、エアフローメータを通過した空気量（Ｇａ）、つまり内燃機関外から吸入された空気量を算出する。これは第１実施例のステップ１０２と同一であり、その説明は省略する。
【００６８】
その後、ステップ２０３へ進み、本ステップでは、クランクケース容積変化領域であるか否かを判別する。これは、本実施例を適用する内燃機関が、本実施の形態の内燃機関１のように、＃１気筒の圧縮上死点後クランク軸回転角度０度から９０度の間のように、クランクケース内容積が小さくなるように変化する領域であるか、あるいは、＃２気筒が上死点前クランク軸回転角度９０度から０度の間のように、クランクケース内容積が大きくなるように変化する領域であるかを判別するものである。かかる領域は、内燃機関毎に定められるものであり、予め、当該領域を定めておき、ステップ２００にて算出したクランク軸回転角度を基に当該領域であるか否かを判別する。そして、クランクケース内容積変化領域であると判別された場合は、ステップ２０４へ進み、そうでないと判別された場合はステップ２０８へ進む。
【００６９】
ステップ２０４においては、機関回転数を算出する。これは、第１実施例のステップ１０４と同一であり、その説明は省略する。
【００７０】
ステップ２０５においては、クランクケース内容積変化量（ΔＶ）を算出する。これは、基本的には、第１実施例のステップ１０５と同一であるが、第２実施例のステップ２０５へは、クランクケース内容積が小さくなる場合のみにしか進まないため、ΔＶはクランクケース内容積の減少量であったが、本実施例においては、クランクケース内容積が大きくなる場合にも本ステップに進む。そのため、本実施例では、ΔＶはクランクケース内容積が減少する場合の符号を正（＋）とし、拡大する場合の符号を負（−）とする。なお、クランク軸回転角度及び機関回転数とクランクケース内容積の変化量との相関関係を示す数値マップは、本実施例が適用される内燃機関毎に異なるので、予めその内燃機関独自のマップを作成しておく。
【００７１】
その後ステップ２０６へ進み、ブローバイガス通路通過ガス量（Ｇｇ）を算出する。算出手法としては、第１実施例のステップ１０６と同一であるのでその説明は省略する。ただし、本実施例においては、上述したように、ΔＶが負の値である場合もあるので、Ｇｇの値として負の値が算出される場合がある。また、１次遅れ系のゲイン（Ｋ）は、内燃機関毎に異なるので、本実施例が適用される内燃機関独自に、機関回転数とゲイン（Ｋ）との相関関係を示す数値マップを作成し、ＥＣＵ２２内のＲＯＭに記憶しておく。なお、気筒内のピストンスピードが速いとクランクケース内に流入する空気が膨張しながら流入するため、ピストンスピード遅い場合と比較すると、同じ体積の空気がクランクケース内に流入したとしても、空気の量（質量流量）としては少なくなる。そこで、ゲイン（Ｋ）としては、ΔＶが正である場合も負である場合も機関回転数が高いほど小さい値となるように設定される。
【００７２】
その後ステップ２０７へ進み、気筒内流入新気量（Ｇｃｙｌ）を算出する。これは、第１実施例のステップ１０７と同一であるので、その説明は省略する。ただ、本実施例では、ステップ２０６で算出したＧｇの値が負の値でもあるので、気筒内流入新気量は、エアフローメータを通過した空気量からブローバイガス通路を介してクランクケース内に流入した空気量を減算した量が算出される場合もある。
【００７３】
ステップ２０８においても、気筒内流入新気量を算出する。これは、第１実施例のステップ１０８と同一であり、その説明は省略する。
【００７４】
このように本実施例によれば、内燃機関の種類を問わず、クランクケース内からブローバイガス通路を介して気筒内に流入するブローバイガス量及び吸気通路からブローバイガス通路を介してクランクケース内に流入する空気量をも考慮して、気筒内流入新気量を算出することができるので、該気筒内流入新気量を基にＥＧＲガス量を制御すれば、ＥＧＲ率を精度良く制御することができる。
【００７５】
［気筒内流入新気量算出の第３実施例］
上述した気筒内流入新気量の第１実施例及び第２実施例においては、いずれかの気筒が吸気行程である場合にのみ、気筒内流入新気量を算出していたが、本実施例は、いずれかの気筒が吸気行程であるか否かにかかわらず、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとして、その期間の気筒内流入新気量を算出し、例えば、当該期間の気筒内流入新気量からクランク軸が１回転する間の気筒内流入新気量の総量を推測し、あるいは期間毎の気筒内流入新気量を積算してクランク軸が１回転する間の気筒内流入新気量の総量を算出し、この総量を基に次回転時以降のＥＧＲガス量が制御されるような内燃機関に適用するのに好適なものである。
【００７６】
本実施例の制御ルーチンとしては、第２実施例の図４の制御ルーチンに対してステップ２０１を省き、ステップ２０７及びステップ２０８の処理後に、ステップ２０７あるいはステップ２０８にて算出した気筒内流入新気量から例えばクランク軸１回転間の気筒内流入新気量を推測する処理、又はステップ２０７あるいはステップ２０８にて算出した気筒内流入新気量を積算する処理を加えるものである。その他は第２実施例の制御ルーチンと同一であるのでその説明は省略する。
【００７７】
このようにすることで、いずれかの気筒が吸気行程であるか否かにかかわらず、気筒内流入新気量を算出する内燃機関に適用される場合においても、クランクケース内からブローバイガス通路を介して気筒内に流入するブローバイガス量及び吸気通路からブローバイガス通路を介してクランクケース内に流入する空気量をも考慮して、気筒内流入新気量を算出することができるので、該気筒内流入新気量を基にＥＧＲガス量を制御すれば、ＥＧＲ率を精度良く制御することができる。
【００７８】
＜燃料噴射制御＞
次に、燃料噴射制御について説明する。
基本ルーチンにおいてＥＣＵ２２が入力した各種信号やＥＣＵ２２が演算して得られた各種制御値は、該ＥＣＵ２２のＲＡＭに一時的に記憶される。そして、ＥＣＵ２２は、各種センサやスイッチからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ２１からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁３を制御する。
【００７９】
具体的には、燃料噴射量制御処理が開始されると、基本的には、機関回転数、アクセル開度等がＥＣＵ２２のＲＡＭ内に設けられた作業領域に読み込まれ、マップに基づいて、機関回転数及びアクセル開度から燃料噴射量指令値が算出される。また、気筒内流入新気量に基づいて、燃料噴射量指令値が算出される場合もあり、かかる場合も、気筒内流入新気量、アクセル開度等がＥＣＵ２２のＲＡＭ内に設けられた作業領域に読み込まれ、マップに基づいて、気筒内流入新気量及びアクセル開度から燃料噴射量指令値が算出される。
【００８０】
その後、燃料噴射量指令値及びコモンレール４内の燃圧に基づいて、燃料噴射タイミングに該当する気筒に設けられた燃料噴射弁３における開弁時間が制御される。そして、燃料噴射量指令値に相当する燃料量が該当する気筒の燃焼室内に噴射されて燃焼される。
【００８１】
上述した気筒内流入新気量に基づいて燃料噴射量が制御される場合、この気筒内流入新気量もＥＧＲ制御の項で説明した気筒内流入新気量算出の第１実施例から第３実施例と同様に算出されるものであることが好適である。
【００８２】
このようにして算出することで、クランクケース内からブローバイガス通路を介して気筒内に流入するブローバイガス量及びあるいは吸気通路からブローバイガス通路を介してクランクケース内に流入する空気量をも考慮して、気筒内流入新気量を算出することができるので、該気筒内流入新気量を基に燃料噴射量を制御すれば、適切な燃料量を噴射することができる。
【００８３】
ただし、クランクケース内から流出するブローバイガスには未燃の燃料が含まれている可能性もある。そのため、単に気筒内流入新気量にブローバイガス量を含めて、燃料噴射弁３による燃料噴射量を制御したとしても、気筒内に供給される全体の燃料量が所望の量よりも多くなり、スモークが排出される等、所望の燃焼状態に制御することができないおそれがある。
【００８４】
そこで、上述したようにして算出したブローバイガス量と、ブローバイガス空燃比センサ２０にて検出されたブローバイガスの空燃比からブローバイガスに含まれる未燃燃料量を算出し、算出された未燃燃料量が多いほど燃料噴射量が少なくなるように燃料噴射量指令値を決定するようにする。
【００８５】
かかるようにすることで、気筒内に供給される燃料量を適切な量に制御することができ、所望の燃焼状態に制御することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、吸入空気量検出手段の下流の吸気通路とクランクケース内とを連通するガス通路を備える内燃機関の燃焼状態を、吸入空気量検出手段の検出値に基づいて制御する場合においても、吸入空気量検出手段の検出値とガス通路を流通するガスの量とに基づいて気筒内流入新気量を算出することができるので、燃焼状態を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る内燃機関の制御装置と当該制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関の一部断面図である。
【図３】気筒内流入新気量算出の第１実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図である。
【図４】気筒内流入新気量算出の第２実施例に係る制御ルーチンのフローチャート図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  気筒
３  燃料噴射弁
４  コモンレール
５  燃料供給管
６  燃料ポンプ
７  吸気通路
８  エアクリーナ
９  エアフローメータ
１０  遠心過給機
１１  吸気絞り弁
１２  吸気絞り用アクチュエータ
１３  排気通路
１４  排気浄化装置
１５  排気空燃比センサ
１６  ＥＧＲ通路
１７  ＥＧＲ弁
１８  ブローバイガス通路
２０  ブローバイガス空燃比センサ
２１  クランクポジションセンサ
２２  ＥＣＵ
３０  クランク軸
３１  コンロッド
３２  ピストン
【図１】
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【図２】
2004353476.tif 000004
【図３】
2004353476.tif 000005
【図４】
2004353476.tif 000006