(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系内の排ガスの一部を還流ガスとして吸気系に還流させるための排気還流通路と、当該排気還流通路内を流れる還流ガスを冷却する還流ガス冷却装置と、当該還流ガス冷却装置を迂回しながら還流ガスを前記吸気系に還流させるためのバイパス通路と、当該還流ガスの流路を前記排気還流通路および前記バイパス通路の一方から他方に切り換える流路切換装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
当該内燃機関に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側とリッチ側との間で切り換えて制御する空燃比制御手段と、
前記混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立したときに、前記還流ガスの流路を前記排気還流通路から前記バイパス通路に切り換えるように、前記流路切換装置を制御する流路切換制御手段と、
を備え、
前記空燃比制御手段は、前記空燃比切換条件が成立している場合において、前記流路切換制御手段による前記流路切換装置の制御によって前記還流ガスの流路が前記バイパス通路に切り換わったタイミングよりも遅いタイミングで、前記空燃比の切換を開始することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
排気系内の排ガスの一部を還流ガスとして吸気系に還流させるための排気還流通路と、当該排気還流通路内を流れる還流ガスを冷却する還流ガス冷却装置と、当該還流ガス冷却装置を迂回しながら還流ガスを前記吸気系に還流させるためのバイパス通路と、当該還流ガスの流路を前記排気還流通路および前記バイパス通路の一方から他方に切り換える流路切換装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、
当該内燃機関に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側とリッチ側との間で制御する空燃比制御手段と、
前記還流ガスの温度を還流ガス温度として検出する還流ガス温度検出手段と、
前記混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立した場合において、前記検出された還流ガス温度が所定温度よりも低いときには、前記還流ガスの流路を前記排気還流通路から前記バイパス通路に切り換えるように、前記流路切換装置を制御する流路切換制御手段と、
前記空燃比切換条件が成立した場合、前記流路切換制御手段による前記還流ガスの流路切換が開始された後、前記還流ガス温度が前記所定温度以上になるまで、前記空燃比制御手段による前記空燃比の切換を禁止する禁止手段と、
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、混合気の空燃比を制御するとともに、排ガスの還流動作を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空燃比制御およびＥＧＲ制御を実行する内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、圧縮着火式のものであり、排気通路内の排ガスを還流ガスとして冷却した状態で吸気側に還流するＥＧＲ装置と、排気通路を流れる排ガスを浄化するＮＯｘ浄化触媒などを備えている。この特許文献１の図５に示す例では、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路およびバイパス通路と、還流ガスの流路をＥＧＲ通路側またはバイパス通路側に切り換える流路切換弁と、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路内を流れる還流ガスを冷却する冷却装置などで構成されている。
【０００３】
この制御装置では、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されているＮＯｘ量が上限値に達したときに、ＮＯｘ浄化触媒の浄化能力の低下による排ガス特性の悪化を回避するために、リッチスパイク制御が実行される。具体的には、混合気の空燃比をリッチ化することで、リッチ雰囲気の排ガスをＮＯｘ浄化触媒に供給し、それにより、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘを還元する。
【０００４】
また、ＥＧＲ制御においては、通常時、流路切換弁により還流ガスの流路がＥＧＲ通路側に保持され、それにより、還流ガスは、ＥＧＲ通路内を通過する際に冷却装置によって冷却されながら、吸気側に還流する。一方、上記リッチスパイク制御の実行要求が生じた場合、還流ガスの流路が流路切換弁によってバイパス通路側に切り換えられ、それにより、通常時よりも高温の還流ガスが吸気側に還流する。これは、リッチスパイク制御時、混合気の燃焼温度を高めることで、燃焼の安定性を確保するためである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の内燃機関の制御装置によれば、リッチスパイク制御の実行要求が生じたときに、流路切換弁によって還流ガスの流路を切り換えているので、流路切換弁の一般的な動作遅れに起因して、還流ガスの流路がバイパス通路側に実際に切り換わるまでに時間がかかってしまう。その結果、リッチスパイク制御の実行開始直後、還流ガスの流路がバイパス通路側に実際に切り換わるまでの間、冷却装置で冷却された還流ガスが吸気側に供給されてしまうことで、混合気の燃焼状態が不安定になるおそれがあり、その場合には、排ガス特性が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御する際に還流ガスの流路を切り換える場合において、空燃比のリッチ側への制御開始直後における混合気の良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性を向上させることが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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、排気系（排気通路７）内の排ガスの一部を還流ガスとして吸気系（吸気通路５）に還流させるための排気還流通路（ＥＧＲ通路１１）と、排気還流通路内を流れる還流ガスを冷却する還流ガス冷却装置（ＥＧＲクーラ１２）と、還流ガス冷却装置を迂回しながら還流ガスを吸気系に還流させるためのバイパス通路１４と、還流ガスの流路を排気還流通路およびバイパス通路の一方から他方に切り換える流路切換装置（流路切換弁１５）と、を備えた内燃機関３の制御装置１，１Ａであって、内燃機関３に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側とリッチ側との間で切り換えて制御する空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ８〜１４）と、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立したとき（ステップ２１，５１の判別結果がＹＥＳとなったとき）に、還流ガスの流路を排気還流通路からバイパス通路に切り換えるように、流路切換装置を制御する流路切換制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１，５〜７，２３〜３２，５２〜５７）と、を備え、空燃比制御手段は、空燃比切換条件が成立している場合において、流路切換制御手段による流路切換装置の制御によって還流ガスの流路がバイパス通路に切り換わったタイミングよりも遅いタイミングで、空燃比の切換を開始する（ステップ５，８，２３〜３２，３５，５６，５９）ことを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立したときに、流路切換制御手段により、還流ガスの流路を排気還流通路からバイパス通路に切り換えるように、流路切換装置が制御される。また、空燃比切換条件が成立している場合において、空燃比制御手段による空燃比の切換が、流路切換制御手段による流路切換装置の制御によって還流ガスの流路がバイパス通路に切り換わったタイミングよりも遅いタイミングで、開始される。したがって、この流路切換タイミングに対する空燃比の切換タイミングの遅れの程度を適切に設定することにより、還流ガスの流路が排気還流通路側からバイパス通路側に切り換わった後、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御することができる。その結果、従来と異なり、空燃比をリッチ側に制御する際の制御開始直後にも、冷却装置で冷却された還流ガスよりも高温の、バイパス通路を通過した還流ガスを、吸気側に供給することができ、混合気の良好な燃焼状態を確保できる。それにより、排ガス特性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、排気系（排気通路７）内の排ガスの一部を還流ガスとして吸気系（吸気通路５）に還流させるための排気還流通路（ＥＧＲ通路１１）と、排気還流通路内を流れる還流ガスを冷却する還流ガス冷却装置（ＥＧＲクーラ１２）と、還流ガス冷却装置を迂回しながら還流ガスを吸気系に還流させるためのバイパス通路１４と、還流ガスの流路を排気還流通路およびバイパス通路の一方から他方に切り換える流路切換装置（流路切換弁１５）と、を備えた内燃機関３の制御装置１Ｂであって、内燃機関３に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側とリッチ側との間で制御する空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７８〜８４）と、還流ガスの温度を還流ガス温度ＴＥＧＲとして検出する還流ガス温度検出手段（ＥＧＲ温度センサ２４）と、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立した場合（ステップ７７，９１の判別結果がＹＥＳの場合）において、検出された還流ガス温度が所定温度（目標値ＴＥＧＲＣＭＤ）よりも低いとき（ステップ９４の判別結果がＮＯのとき）には、還流ガスの流路を排気還流通路からバイパス通路に切り換えるように、流路切換装置を制御する流路切換制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７４〜７７）と、空燃比切換条件が成立した場合、流路切換制御手段による還流ガスの流路切換が開始された（ステップ７７の判別結果がＹＥＳとなった）後、還流ガス温度が所定温度以上になるまで、空燃比制御手段による空燃比の切換を禁止する禁止手段（ＥＣＵ２、ステップ７８，９４，９６，９８）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の制御装置によれば、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるべき空燃比切換条件が成立した場合、流路切換制御手段により、還流ガスの流路を排気還流通路からバイパス通路に切り換えるように、流路切換装置が制御されるとともに、流路切換制御手段による還流ガスの流路切換が開始された後、還流ガス温度が所定温度以上になるまでの間、禁止手段により、空燃比制御手段による空燃比の切換が禁止される。したがって、還流ガスの流路が排気還流通路側からバイパス通路側に切り換わることで、還流ガスが冷却装置で冷却された還流ガスよりもかなり高温になったことが確認できた時点で、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御することができる。その結果、従来と異なり、空燃比をリッチ側に制御する際の制御開始直後にも、冷却装置で冷却された還流ガスよりも高温の還流ガスを、吸気側に供給することができ、混合気の良好な燃焼状態を確保できる。それにより、排ガス特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１は、第１実施形態の制御装置を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、図２は、制御装置１の概略構成を示している。図２に示すように、制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、ＥＧＲ制御などを含む各種の制御処理を実行する。
【００１３】
このエンジン３は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジンであり、燃焼室に臨むように気筒毎に設けられた燃料噴射弁４を備えている（図２に１つのみ図示）。この燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、その開弁時間および開弁タイミングが制御され、それにより、燃料噴射制御が実行される。
【００１４】
エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト（図示せず）の回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン（図示せず）が吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。
【００１５】
さらに、エンジン３の吸気通路５（吸気系）には、上流側から順に、エアフローセンサ２１およびスロットル弁機構６が設けられている。このエアフローセンサ２１は、例えば熱線式エアフローメータで構成され、吸気通路５内を流れる空気の流量を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このエアフローセンサ２１の検出信号に基づき、エンジン３の気筒内に実際に吸入されたと推定される吸入空気量Ｇｃｙｌを算出する。
【００１６】
また、スロットル弁機構６は、スロットル弁６ａおよびこれを駆動するＴＨアクチュエータ６ｂなどを備えている。スロットル弁６ａは、吸気通路５の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁６ａを通過する空気の流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ６ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＴＨアクチュエータ６ｂを介してスロットル弁６ａの開度を変化させ、それにより、吸入空気量を制御する。
【００１７】
さらに、エンジン３には、排気還流装置１０が設けられている。この排気還流装置１０は、ＥＧＲ通路１１などを介して、排気通路７（排気系）内を流れる排ガスの一部を吸気通路５に還流するものである。なお、以下の説明では、排気還流装置１０によって還流される排ガスを「還流ガス」という。
【００１８】
ＥＧＲ通路１１（排気還流通路）は、一端部が吸気通路５のスロットル弁６ａよりも下流側の部分に開口し、他端部が排気通路７の後述するＮＯｘ浄化触媒８よりも上流側の部分に開口している。このＥＧＲ通路１１には、上流側から順に、ＥＧＲクーラ１２およびＥＧＲ制御弁１３が設けられている。このＥＧＲクーラ１２（還流ガス冷却装置）は、エンジン３の冷却水を冷媒として用いる水冷式のものであり、還流ガスは、ＥＧＲクーラ１２内を通過する際、冷却水との熱交換により冷却される。
【００１９】
さらに、ＥＧＲ制御弁１３は、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁タイプのものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、後述するように、ＥＧＲ制御弁１３を駆動することによって、ＥＧＲ通路１１の開度すなわち還流ガスの流量を制御する。
【００２０】
また、排気還流装置１０は、ＥＧＲ通路１１に加えて、バイパス通路１４を備えている。このバイパス通路１４は、還流ガスをＥＧＲクーラ１２を迂回させながら吸気通路側に還流させるためのものであり、一端部がＥＧＲ通路１１のＥＧＲクーラ１２よりも上流側の部分に接続され、他端部がＥＧＲ通路１１のＥＧＲクーラ１２とＥＧＲ制御弁１３との間の部分に接続されている。
【００２１】
さらに、ＥＧＲ通路１１の、ＥＧＲクーラ１２よりも上流側のバイパス通路１４との接続部分には、流路切換弁１５が設けられている。この流路切換弁１５（流路切換装置）は、還流ガスの流路をＥＧＲクーラ１２側またはバイパス通路１４側に切換可能な電動式のものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、後述するように、流路切換弁１５を駆動することにより、還流ガスの流路をＥＧＲクーラ１２側またはバイパス通路１４側に切り換える。
【００２２】
この場合、還流ガスの流路がＥＧＲクーラ１２側に設定されているときには、ＥＧＲクーラ１２によって冷却された還流ガスが吸気通路５側に供給され、還流ガスの流路がバイパス通路１４側に設定されているときには、ＥＧＲクーラ１２を通過したときよりも高温の還流ガスが吸気通路５側に供給される。なお、以下の説明では、還流ガスをＥＧＲクーラ１２を介して吸気通路５側に供給することを「コールドＥＧＲ」と呼び、還流ガスをバイパス通路１４を介して吸気通路５側に供給することを「ホットＥＧＲ」と呼ぶ。
【００２３】
一方、エンジン３の排気通路７には、ＮＯｘ浄化触媒８が設けられている。このＮＯｘ浄化触媒８は、リーン雰囲気の排ガスが流入したときには、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、後述するリッチスパイク制御などにより、リッチ雰囲気の排ガスが流入したときには、捕捉したＮＯｘを還元する。
【００２４】
さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２２が接続されている（図２参照）。このアクセル開度センサ２２は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２５】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２２の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、運転状態に応じて、後述するように、流路切換制御などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が空燃比制御手段および流路切換制御手段に相当する。
【００２６】
次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２により実行される各種の制御処理について説明する。この処理では、以下に述べるように、流路切換制御、ＥＧＲ制御、燃料噴射制御およびスロットル弁制御が、所定の制御周期（例えばＴＤＣ信号の発生に同期する周期）で実行される。
【００２７】
まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、後述するコールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態にあるときには、ステップ２に進み、コールドＥＧＲフラグの前回値Ｆ＿ＣＯＬＤＥＧＲＺが「１」であるか否かを判別する。
【００２８】
この判別結果がＮＯで、今回のループがエンジン３がホットＥＧＲを実行すべき運転状態からコールドＥＧＲを実行すべき運転状態に移行した１回目であるときには、ステップ３に進み、流路切換弁１５を駆動することにより、還流ガスの流路をバイパス通路１４側からＥＧＲクーラ１２側に切り換えるように制御する。
【００２９】
このＥＧＲクーラ１２側への流路切換制御は、上記ステップ２の判別結果がＹＥＳとなった時点から所定時間が経過するまでの間、継続して実行されるとともに、その間は、ＥＧＲクーラ１２側への流路切換制御を継続して実行すべきであることを表すために、クーラ側駆動フラグＦ＿ＣＯＯＬＥＲが「１」に設定される。そして、所定時間が経過した時点で、流路切換制御が中止されるとともに、それを表すためにクーラ側駆動フラグＦ＿ＣＯＯＬＥＲが「０」に設定される。以上のようにステップ３を実行した後、後述するステップ８に進む。
【００３０】
一方、ステップ２の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回のループでもエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態にあったときには、ステップ４に進み、上記クーラ側駆動フラグＦ＿ＣＯＯＬＥＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＥＧＲクーラ１２側への流路切換制御を継続して実行すべきであるとして、上述したようにステップ３を実行した後、後述するステップ８に進む。一方、ステップ４の判別結果がＮＯのときには、そのまま後述するステップ８に進む。
【００３１】
一方、ステップ１の判別結果がＮＯで、エンジン３がホットＥＧＲを実行すべき運転状態にあるときには、ステップ５に進み、コールドＥＧＲフラグの前回値Ｆ＿ＣＯＬＤＥＧＲＺが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、今回のループがエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態からホットＥＧＲを実行すべき運転状態に移行した１回目であるときには、ステップ６に進み、流路切換弁１５を駆動することにより、還流ガスの流路をＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に切り換えるように制御する。
【００３２】
このバイパス通路１４側への流路切換制御は、上記ステップ５の判別結果がＹＥＳとなった時点から所定時間が経過するまでの間、継続して実行されるとともに、その間は、バイパス通路１４側への流路切換制御を継続して実行すべきであることを表すために、バイパス側駆動フラグＦ＿ＢＹＰＡＳＳが「１」に設定される。そして、所定時間が経過した時点で、流路切換制御が中止されるとともに、それを表すためにバイパス側駆動フラグＦ＿ＢＹＰＡＳＳが「０」に設定される。以上のようにステップ６を実行した後、後述するステップ８に進む。
【００３３】
一方、ステップ５の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回のループでもエンジン３がホットＥＧＲを実行すべき運転状態にあったときには、ステップ７に進み、上記バイパス側駆動フラグＦ＿ＢＹＰＡＳＳが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、バイパス通路１４側への流路切換制御を継続して実行すべきであるとして、上述したようにステップ６を実行した後、後述するステップ８に進む。一方、ステップ７の判別結果がＮＯのときには、そのまま後述するステップ８に進む。
【００３４】
以上のステップ３，４，６，７のいずれかに続くステップ８では、後述するリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、リッチスパイク制御を実行すべきであるときには、以下に述べるように、ステップ９〜１１で、リッチスパイク制御を実行する。
【００３５】
すなわち、まず、ステップ９で、リッチスパイク用のＥＧＲ制御が実行される。具体的には、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないリッチスパイク用のマップを検索することにより要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、この要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないリッチスパイク用のマップを検索することにより、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを算出するとともに、吸入空気量Ｇｃｙｌがこの目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄに収束するように、ＥＧＲ制御弁１３がフィードバック制御される。
【００３６】
次いで、ステップ１０で、リッチスパイク用の燃料噴射制御処理を実行する。この制御処理では、上記ステップ９で算出した要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないリッチスパイク用のマップを検索することにより燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量に基づいて、燃料噴射タイミングが決定される。それにより、これらの燃料噴射量および燃料噴射タイミングに応じて、燃料が燃料噴射弁４を介して気筒内に噴射される。
【００３７】
ステップ１０に続くステップ１１では、リッチスパイク用のスロットル弁制御処理を実行する。この制御処理では、ＴＨアクチュエータ６ｂを駆動することにより、スロットル弁６ａの開度が全開状態よりも小さい所定のリッチスパイク用値になるように制御される。このようにステップ１１を実行した後、本処理を終了する。
【００３８】
以上のようにステップ９〜１１のリッチスパイク制御を実行することにより、排ガスがリッチ雰囲気になるように、混合気の空燃比が制御される。その結果、リッチ雰囲気の排ガスがＮＯｘ浄化触媒８に供給されることにより、ＮＯｘ浄化触媒８に吸着されたＮＯｘが還元される。
【００３９】
一方、ステップ８の判別結果がＮＯで、通常時用の空燃比制御を実行すべきときには、ステップ１２で、通常時用のＥＧＲ制御が実行される。具体的には、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しない通常時用のマップを検索することにより要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、この要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない通常時用のマップを検索することにより、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを算出するとともに、吸入空気量Ｇｃｙｌがこの目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄに収束するように、ＥＧＲ制御弁１３がフィードバック制御される。
【００４０】
次いで、ステップ１３で、通常時用の燃料噴射制御処理を実行する。この制御処理では、上記ステップ１２で算出した要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しない通常時用のマップを検索することにより燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量に基づいて、燃料噴射タイミングが決定される。それにより、これらの燃料噴射量および燃料噴射タイミングに応じて、燃料が燃料噴射弁４を介して気筒内に噴射される。
【００４１】
ステップ１３に続くステップ１４では、通常時用のスロットル弁制御処理を実行した後、本処理を終了する。この制御処理では、ＴＨアクチュエータ６ｂを駆動することにより、スロットル弁６ａの開度が全開状態になるように制御される。以上のようにステップ１２〜１４の通常時用の空燃比制御処理を実行することにより、排ガスがリーン雰囲気になるように、混合気の空燃比が制御される。
【００４２】
以下、図４を参照しながら、ＥＣＵ２により実行される各種のフラグ設定処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮなどの各種のフラグの値を設定するものであり、所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【００４３】
この処理では、まず、ステップ２０で、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理を実行する。具体的には、以下の２つの条件（ａ），（ｂ）がいずれも成立しているときには、リッチスパイク制御の実行条件が成立しているとして、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」に設定される。一方、条件（ａ）および条件（ｂ）の少なくとも一方が成立していないとき、または、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」に設定された後、所定時間が経過したときには、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「０」に設定される。
（ａ）ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定値ＳＲＥＦ以上であること。
（ｂ）エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰがリッチスパイク制御処理を実行可能な領域にあること。
【００４４】
ここで、上記条件（ａ）のＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ浄化触媒８により捕捉されているＮＯｘ量の推定値に相当するものであり、具体的には、以下のように算出される。まず、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、次いで、この要求トルクＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することによりマップ検索値を算出し、さらに、このマップ検索値を積算することによりＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが算出される。以上のように算出されたＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」に設定された時点で値０にリセットされる。
【００４５】
ステップ２０に続くステップ２１では、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、リッチスパイク制御の実行条件が成立しているときには、ステップ２２に進み、リッチ許可フラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＯＮＺが「０」であるか否かを判別する。
【００４６】
この判別結果がＮＯのとき、すなわち前回のループでリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮが「１」に設定されていたときには、後述するステップ３２に進む。
【００４７】
一方、ステップ２２の判別結果がＹＥＳで、前回のループでリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮが「０」に設定されていたときには、ステップ２３に進み、ディレイフラグＦ＿ＤＥＬＡＹが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、Ｆ＿ＤＥＬＡＹ＝０のときには、ステップ２４に進み、コールドＥＧＲフラグの前回値Ｆ＿ＣＯＬＤＥＧＲＺが「１」であるか否かを判別する。
【００４８】
この判別結果がＮＯのとき、すなわち前回のループでエンジン３がホットＥＧＲを実行すべき運転状態にあったときには、そのまま後述するステップ３２に進む。
【００４９】
一方、ステップ２４の判別結果がＹＥＳで、前回のループでエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態にあったときには、ステップ２５に進み、コールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲの設定処理を実行する。具体的には、このコールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲの値は、前記ステップ２０で算出した要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより設定される。
【００５０】
次いで、ステップ２６に進み、上記ステップ２５で設定したコールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、そのまま後述するステップ３２に進む。
【００５１】
一方、ステップ２６の判別結果がＮＯのとき、すなわち今回のループがエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態からホットＥＧＲを実行すべき運転状態に移行した１回目であるときには、ステップ２７に進み、前記ステップ２０で算出した要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、ディレイタイマの設定値ＴＭＳＥＴを算出する。このマップでは、設定値ＴＭＳＥＴは、還流ガスの流路が流路切換弁１５によってＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に完全に切り換えられることで、ＥＧＲクーラ１２側を通過したときよりも高温の還流ガスが吸気通路５に供給されるような値に設定されている。
【００５２】
次いで、ステップ２８で、ディレイタイマの計時値ＴＭ＿ＤＥＬＡＹを上記設定値ＴＭＳＥＴに設定するとともに、ディレイ処理を実行中であることを表すために、ディレイフラグＦ＿ＤＥＬＡＹを「１」に設定する。これにより、次回以降のループにおいて、ステップ２３の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ２９に進み、ディレイタイマの計時値ＴＭ＿ＤＥＬＡＹをデクリメントする。
【００５３】
以上のステップ２８または２９に続くステップ３０では、ディレイタイマの計時値ＴＭ＿ＤＥＬＡＹが値０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ３５に進み、通常時用の空燃比制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００５４】
一方、ステップ３０の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ３１に進み、ディレイ処理が終了したことを表すために、ディレイフラグＦ＿ＤＥＬＡＹを「０」に設定する。
【００５５】
次いで、ステップ３２に進み、リッチスパイク制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００５６】
一方、ステップ２１の判別結果がＮＯで、リッチスパイク制御の実行条件が不成立であるときには、ステップ３３に進み、前述したステップ２５と同様に、コールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲを設定する。すなわち、前記ステップ２０で算出した要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、コールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲを設定する。
【００５７】
次いで、ステップ３４に進み、ディレイタイマの計時値ＴＭ＿ＤＥＬＡＹを値０に、ディレイフラグＦ＿ＤＥＬＡＹを「０」にそれぞれ設定する。その後、前述したように、ステップ３５でリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００５８】
以上のように、第１実施形態の制御装置１によれば、リッチスパイク制御の実行条件が成立しかつ還流ガスの流路をバイパス通路１４側に切り換える切換条件が成立したとき（ステップ２１，２６の判別結果がＹＥＳのとき）には、還流ガスの流路をＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に切り換えるように、流路切換弁１５が制御される。そして、この流路切換制御が開始された後、ディレイタイマの設定値ＴＭＳＥＴに相当する時間が経過した時点で、リッチスパイク制御が実行される。すなわちリッチスパイク用のＥＧＲ制御、燃料噴射制御およびスロットル弁制御が実行される。このディレイタイマの設定値ＴＭＳＥＴは、還流ガスの流路が流路切換弁１５によってＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に完全に切り換えられることで、ＥＧＲクーラ１２側を通過したときよりも高温の還流ガスが吸気通路５に供給されるような値に設定されているので、そのように高温の還流ガスが吸気通路５に供給されている状態で、リッチスパイク制御を開始することができる。その結果、従来と異なり、リッチスパイク制御の開始直後にも、ＥＧＲクーラ１２で冷却された還流ガスよりも高温の、バイパス通路１４を通過した還流ガスを、吸気側に供給することができ、混合気の良好な燃焼状態を確保できる。それにより、排ガス特性を向上させることができる。
【００５９】
なお、第１実施形態は、流路切換装置として流路切換弁１５を用いた例であるが、本発明の流路切換装置はこれに限らず、還流ガスの流路をバイパス通路１４側とＥＧＲクーラ１２側とに切換可能なものであればよい。例えば、流路切換装置として電気モータで駆動される３方弁などを用いてもよい。
【００６０】
また、第１実施形態は、還流ガス冷却装置として水冷式のＥＧＲクーラ１２を用いた例であるが、本発明の還流ガス冷却装置はこれに限らず、還流ガスを冷却できるものであればよい。例えば、還流ガス冷却装置として空冷式のＥＧＲクーラを用いてもよい。
【００６１】
次に、図５を参照しながら、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置１Ａについて説明する。同図に示すように、第２実施形態の制御装置１Ａは、第１実施形態の制御装置１と一部を除いて同様に構成されているので、以下、制御装置１と同じ構成に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略するとともに、制御装置１と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
この制御装置１Ａは、ＥＣＵ２と、これに接続された流路位置センサ２３などを備えている。この流路位置センサ２３は、流路切換弁１５による還流ガスの流路の切換状態を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００６３】
この制御装置１Ａでは、前述した図３の制御処理において、ステップ３，６以外の処理は図３の制御処理と同様に実行されるとともに、ステップ３，６の処理は、以下に述べるように実行される。すなわち、図３のステップ３において、還流ガスの流路をバイパス通路１４側からＥＧＲクーラ１２側に切り換えるように、流路切換弁１５を駆動する。その際、流路位置センサ２３の検出信号に基づき、還流ガスの流路がバイパス通路１４側からＥＧＲクーラ１２側に切り換わるまでの間は、流路切換弁１５の駆動を継続するとともに、クーラ側駆動フラグＦ＿ＣＯＯＬＥＲを「１」に設定する。そして、還流ガスの流路がＥＧＲクーラ１２側に完全に切り換わった時点で、流路切換弁１５の駆動を停止するとともに、クーラ側駆動フラグＦ＿ＣＯＯＬＥＲを「０」に設定する。
【００６４】
一方、ステップ６において、上記とは逆に、還流ガスの流路をＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に切り換えるときには、流路位置センサ２３の検出信号に基づき、還流ガスの流路がＥＧＲクーラ１２側からバイパス通路１４側に切り換わるまでの間は、流路切換弁１５の駆動を継続するとともに、バイパス側駆動フラグＦ＿ＢＹＰＡＳＳを「１」に設定する。そして、還流ガスの流路がバイパス通路１４側に完全に切り換わった時点で、流路切換弁１５の駆動を停止するとともに、バイパス側駆動フラグＦ＿ＢＹＰＡＳＳを「０」に設定する。
【００６５】
また、この制御装置１Ａでは、各種のフラグ設定処理は、図６に示すように実行される。同図に示すように、この処理では、ステップ５３，５８以外の各ステップは、前述した図４のステップ２０〜２２，２４〜２６，３２，３３，３５と同様に構成されているので、ここではステップ５３，５８を中心として説明する。
【００６６】
すなわち、ステップ５２で、リッチ許可フラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＯＮＺが「０」であるか否かを判別し、この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５３で、前回のループで流路切換弁１５によるバイパス通路１４側への流路切換が実行されていたか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前述したステップ２４〜２６と同様に、ステップ５４〜５６を実行する。
【００６７】
そして、ステップ５６の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態にあるときには、ステップ５７に進み、リッチスパイク制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００６８】
一方、ステップ５６の判別結果がＮＯのとき、すなわち今回のループがエンジン３がコールドＥＧＲを実行すべき運転状態からホットＥＧＲを実行すべき運転状態に移行した１回目であるときには、ステップ６０に進み、通常時用の空燃比制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００６９】
一方、ステップ５３の判別結果がＹＥＳで、前回のループで流路切換弁１５によるバイパス通路１４側への流路切換が実行されていたときには、ステップ５８に進み、流路位置センサ２３の検出信号に基づき、流路切換弁１５によるバイパス通路１４側への流路切換が完了したか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前述したように、ステップ６０を実行した後、本処理を終了する。
【００７０】
一方、ステップ５８の判別結果がＹＥＳで、バイパス通路１４側への流路切換が完了したときには、前述したように、ステップ５７に進み、リッチスパイク制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００７１】
以上のように、第２実施形態の制御装置１Ａによれば、リッチスパイク制御の実行条件が成立した後、バイパス通路１４側への流路切換が完了した時点（ステップ５１，５８の判別結果がいずれもＹＥＳとなった時点）、すなわちＥＧＲクーラ１２を通過したときよりも高温の還流ガスが吸気通路５に供給されている時点で、リッチスパイク制御が開始される。その結果、前述した第１実施形態の制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、リッチスパイク制御の開始直後にも、混合気の良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる。
【００７２】
次に、図７を参照しながら、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置１Ｂについて説明する。同図に示すように、第３実施形態の制御装置１Ｂは、第１実施形態の制御装置１と一部を除いて同様に構成されているので、以下、制御装置１と同じ構成に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略するとともに、制御装置１と異なる点を中心に説明する。
【００７３】
この制御装置１Ｂは、ＥＣＵ２と、これに接続されたＥＧＲ温度センサ２４などを備えている。このＥＧＲ温度センサ２４（還流ガス温度検出手段）は、ＥＧＲ制御弁１３の近傍に設けられ、ＥＧＲクーラ１２側またはバイパス通路１４側を流れてくる還流ガスの温度（以下「ＥＧＲ温度」という）ＴＥＧＲを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００７４】
この制御装置１Ｂでは、流路切換制御などの各種の制御処理は、前述した図３の制御手法に代えて、図８に示す制御手法により実行される。同図を参照すると明らかなように、この処理では、ステップ７７以外の各ステップは、図３のステップ１〜１４と同様に構成されているので、ここではステップ７７を中心として説明する。
【００７５】
この処理では、ステップ７６の判別結果がＮＯで、Ｆ＿ＢＹＰＡＳＳ＝０であるときには、ステップ７７で、下記の２つの条件（ｃ），（ｄ）がいずれも成立しているか否かを判別する。
（ｃ）リッチ条件フラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＺが「０」であること。
（ｄ）リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であること。
【００７６】
この判別結果がＹＥＳで、今回のループがリッチスパイク制御の実行条件が成立した１回目であるときには、ステップ７５に進み、前述した図３のステップ６と同様に、バイパス通路１４側への流路切換制御を実行する。次いで、前述した図３のステップ８〜１４と同様に、ステップ７８〜８４を実行した後、本処理を終了する。一方、ステップ７７の判別結果がＮＯのときには、上述したように、ステップ７８〜８４を実行した後、本処理を終了する。
【００７７】
また、この制御装置１Ｂでは、各種のフラグ設定処理は、前述した図４の制御手法に代えて、図９に示す制御手法により実行される。すなわち、まず、ステップ９０で、前述した図４のステップ２０と同様に、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理を実行する。次いで、ステップ９１に進み、ステップ９０で設定したリッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。
【００７８】
この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９２に進み、ＥＧＲ温度の目標値ＴＥＧＲＣＭＤ（所定温度）を算出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、次いで、この要求トルクＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することによりＥＧＲ温度の目標値ＴＥＧＲＣＭＤが算出される。このマップでは、目標値ＴＥＧＲＣＭＤは、リッチスパイク制御を実行した場合でも、混合気の良好な燃焼状態を確保できるような還流ガスの温度に設定されている。
【００７９】
次いで、ステップ９３に進み、リッチ許可フラグの前回値Ｆ＿ＲＩＣＨＯＮＺが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのとき、すなわち前回のループでリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮが「１」に設定されていたときには、後述するステップ９５に進む。
【００８０】
一方、ステップ９３の判別結果がＹＥＳで、前回のループでリッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮが「０」に設定されていたときには、ステップ９４に進み、ＥＧＲ温度ＴＥＧＲが目標値ＴＥＧＲＣＭＤ以上であるか否かを判別する。
【００８１】
この判別結果がＮＯのときには、エンジン３がホットＥＧＲを実行すべき運転状態にあるとして、ステップ９６に進み、それを表すためにコールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲを「０」に設定する。次いで、ステップ９８で、通常時用の空燃比制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００８２】
一方、ステップ９４の判別結果がＹＥＳで、ＥＧＲ温度ＴＥＧＲがリッチスパイク制御を実行した場合でも混合気の良好な燃焼状態を確保できるような温度に達しているときには、ステップ９５に進み、リッチスパイク制御を実行すべきであることを表すために、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップ９１の判別結果がＮＯのときには、ステップ９７に進み、前述したステップ３３と同様に、コールドＥＧＲフラグＦ＿ＣＯＬＤＥＧＲの設定処理を実行する。次いで、前述したように、ステップ９８で、リッチ許可フラグＦ＿ＲＩＣＨＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００８４】
以上のように、第３実施形態の制御装置１Ｂによれば、リッチスパイク制御の実行条件が成立した後、ＥＧＲ温度ＴＥＧＲが目標値ＴＥＧＲＣＭＤ以上になった時点（ステップ９１，９４の判別結果がいずれもＹＥＳとなった時点）で、リッチスパイク制御が開始される。すなわち、リッチスパイク制御を実行した場合でも、混合気の良好な燃焼状態を確保できるような高温の還流ガスが吸気通路５に供給されている時点で、リッチスパイク制御が開始される。その結果、前述した第１および第２実施形態の制御装置１，１Ａと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、リッチスパイク制御の開始直後にも、混合気の良好な燃焼状態を確保でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる。
【００８５】
なお、第３実施形態は、還流ガス温度検出手段としてＥＧＲ温度センサ２４を用いた例であるが、本発明の還流ガス温度検出手段はこれに限らず、他の温度パラメータやエンジン３の運転状態パラメータに基づいて、還流ガスの温度を推定するものを用いてもよい。例えば、ＥＧＲ制御弁１３自体の温度を検出するセンサを設け、その検出信号に基づいて、還流ガスの温度を推定してもよい。
【００８６】
また、第３実施形態は、所定温度としてマップ検索により算出した目標値ＴＥＧＲＣＭＤを用いた例であるが、本発明の所定温度はこれに限らず、一定値を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用された内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の制御装置による各種の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の制御装置による各種のフラグ設定処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態の制御装置による各種のフラグ設定処理を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】第３実施形態の制御装置による各種の制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態の制御装置による各種のフラグ設定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  制御装置
１Ａ  制御装置
１Ｂ  制御装置
２  ＥＣＵ（空燃比制御手段、流路切換制御手段、禁止手段）
３  内燃機関
５  吸気通路（吸気系）
７  排気通路（排気系）
１１  ＥＧＲ通路（排気還流通路）
１２  ＥＧＲクーラ（還流ガス冷却装置）
１４  バイパス通路
１５  流路切換弁（流路切換装置）
２４  ＥＧＲ温度センサ（還流ガス温度検出手段）
ＴＥＧＲ  還流ガスの温度
ＴＥＧＲＣＭＤ  目標値（所定温度）
【図１】
0004667200.tif 000002
【図２】
0004667200.tif 000003
【図３】
0004667200.tif 000004
【図４】
0004667200.tif 000005
【図５】
0004667200.tif 000006
【図６】
0004667200.tif 000007
【図７】
0004667200.tif 000008
【図８】
0004667200.tif 000009
【図９】
0004667200.tif 000010