(57)【要約】【課題】エンジン始動時のエンジン回転数の吹け上がりおよびＨＣ排出量を低減する。【解決手段】エンジンの排気システムにおいて、排気マニホールドの各ブランチの合流後であって、マニホールド触媒入口の上流に介装した排気絞り弁と、エンジンが発生するトルクおよびエンジン負荷としてのフリクショントルクを算出する手段と、前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいてエンジン始動時のピーク回転数を予測する手段と、前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするための前記排気絞り弁の開度を算出する手段と、前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするために前記排気絞り弁の開閉動作を開始するエンジン回転数を、前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいて算出する開閉動作開始回転数算出手段と、前記開閉動作を開始するエンジン回転数になったときに、前記排気絞り弁を前記算出開度まで閉じる開度制御手段とを備える。【選択図】      図１
2005171807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気システムにおいて、
排気マニホールドの各ブランチの合流後であって、マニホールド触媒入口の上流に介装した排気絞り弁と、
エンジンが発生するトルクおよびエンジン負荷としてのフリクショントルクを算出する手段と、
前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいてエンジン始動時のピーク回転数を予測する手段と、
前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするための前記排気絞り弁の開度を算出する手段と、
前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするために前記排気絞り弁の開閉動作を開始するエンジン回転数を、前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいて算出する開閉動作開始回転数算出手段と、
前記開閉動作を開始するエンジン回転数になったときに、前記排気絞り弁を前記算出開度まで閉じる開度制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
【請求項２】
前記開閉動作開始回転数算出手段は、前記排気絞り弁の応答性、排気絞り弁開度変更後の排圧の応答遅れ時間に応じて開閉動作を開始する回転数を算出する請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項３】
前記開度制御手段は、エンジン回転数が前記ピーク回転数経過後、所定の回転数になったときに前記排気絞り弁を全開にする請求項１または２に記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項４】
前記所定の回転数は、前記排気絞り弁を全開にしてもエンジン回転数が前記上限値以上にならない回転数である請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項５】
前記排気絞り弁の開弁速度は、閉弁速度に比べて十分に遅くなるように設定する請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項６】
前記排気絞り弁の開閉動作を開始するエンジン回転数に、開動作を開始する回転数が閉動作を開始する回転数に対して低くなるようにヒステリシスを設けた請求項１〜５のいずれか一つに記載の内燃機関の排気制御装置。
【請求項７】
前記排気絞り弁より上流の排気マニホールドから吸気マニホールドに排気ガスを還流させる排気還流通路と、
前記排気還流通路を開閉可能な排気還流弁と、を設け、
前記排気絞り弁が閉じた状態のときは前記排気還流弁を開弁する請求項１〜６のいずれか一つに記載の内燃機関の排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気制御装置に関し、特にエンジンの排気圧力を調整することによって、エンジン始動時に未燃成分の排出を低減させる排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気性能を向上させる手段の一つとして、エンジン始動時の未燃ＨＣ排出量を低減することが知られている。特許文献１には、始動時のクランキング開始時点より点火時期をＭＢＴ（最適点火時期）に設定することによって発生トルクを向上させ、これによりエンジン回転の上昇速度を早めて始動時の負圧発達時間を短縮し、燃料の気化を促進して未燃ＨＣを低減する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２３１１９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この場合、始動直後のエンジンのピーク回転速度が上昇する。これに対し特許文献１では、圧力制御バルブを用いてエンジンの排気弁下流の排気管内の圧力制御を行って回転上昇を抑制しているが、この圧力制御バルブがマニホールド触媒もしくは床下触媒の下流側の排気通路に配置されている。このため排気弁〜制御バルブ間の経路長および容積が大きく、制御バルブの開閉動作に対する排気圧力変化の応答遅れが大きくなるので、始動直後に安定してエンジン回転数を目標値以下に制御することが困難であり、排気性能の向上の見返りとして、エンジン回転数の上昇による吹け上がり感やエンジン騒音の発生等の問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明では排気圧力の応答遅れを小さくし、確実に排気性能を向上させ、かつ前記吹け上がり感やエンジン騒音の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の排気制御装置は、エンジンの排気システムにおいて、排気マニホールドの各ブランチの合流後であって、マニホールド触媒入口の上流に介装した排気絞り弁と、エンジンが発生するトルクおよびエンジン負荷としてのフリクショントルクを算出する手段と、前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいてエンジン始動時のピーク回転数を予測する手段と、前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするための前記排気絞り弁の開度を算出する手段と、前記ピーク回転数を予め定めた上限値以下にするために前記排気絞り弁の開閉動作を開始するエンジン回転数を、前記発生トルクとフリクショントルクとに基づいて算出する開閉動作開始回転数算出手段と、前記開閉動作を開始するエンジン回転数になったときに、前記排気絞り弁を前記算出開度まで閉じる開度制御手段とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エンジンの排気マニホールドのブランチが合流した直後、もしくはマニ触媒入口直前に、排気通路の断面積を増減できる排気シャット弁を設け、エンジンの発生トルクとフリクショントルクとが釣り合う時点で前記排気シャット弁を閉じるので、冷間始動時の燃料気化促進のためにエンジン回転数の上昇速度を上げた場合に問題となるエンジン回転数の吹け上がりを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は本実施形態の構成を表す図である。１はエンジンであり、エンジン１のシリンダ３内にはピストン２が収装され、ピストン２の上面とシリンダヘッド４の下面とシリンダ３の壁面とで燃焼室５が形成されている。燃焼室５の天井部には、シリンダ３内でピストン２の上昇によって圧縮された混合気に火花点火をする点火プラグ６が設けられる。
【０００９】
シリンダヘッド４には吸気マニホールド１０と排気マニホールド１２がそれぞれ接続されており、また、吸気マニホールド１０および排気マニホールド１２と燃焼室５とをそれぞれ連通する吸気ポート９、排気ポート１１をピストン２の昇降に連動して開閉する吸気バルブ７、排気バルブ８が備えられる。
【００１０】
吸気マニホールド１０には吸気マニホールド１０内に向けて燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられ、吸気マニホールド１０上流の吸気通路２１には吸入空気量を調節するスロットルバルブ１６、更に上流にはエアクリーナ１７を通過した吸入空気量を検出し、その検出値をコントロールユニット（ＥＣＵ）１９に出力するエアフロメータ１８が設けられる。
【００１１】
エンジン１の燃料噴射量、点火時期、スロットル開度などを制御するＥＣＵ１９には、上記吸入空気量の他にエンジン回転数Ｎｅ、吸気ブーストＰｂ、吸入空気温度Ｑａｉｒ、エンジン１の油温、水温、後述する排気シャット弁１３の開度等が読込まれる。
【００１２】
排気マニホールド１２は、図２の概略図に示すようにエンジン１のシリンダ数に応じたブランチ（排気マニブランチ）１２ａを有し、各排気マニブランチ１２ａが、それぞれシリンダ３の排気ポート１１と連通するようエンジン１に取り付けられる。そして各排気マニブランチ１２ａは合流部１２ｂで合流する。合流部１２ｂの直後には、弁板１３ｂと弁板１３ｂを駆動するアクチュエータ１３ａとで構成される排気絞り弁としての排気シャット弁１３が介装されており、弁板１３ｂの傾き（排気シャット弁１３の開度）に応じて排気マニホールド１２の流路断面積を変化させる。なお、排気シャット弁１３は触媒１４の入口の直前に介装してもよい。
【００１３】
そして排気シャット弁１３の下流には排気ガス中の成分を酸化還元反応により浄化する触媒１４が接続され、触媒１４の下流側には排気管１５が接続される。
【００１４】
前記ＥＣＵ１９はエンジン冷間始動時にはクランキング開始時点より点火時期をＭＢＴ点に設定することにより発生トルクを向上させて回転上昇速度を早め、始動時の吸入負圧の発達時間を短縮して燃料の気化を促進し、一方で後述する方法にて設定される回転数になったときに排気シャット弁１３を閉じてエンジン１のピーク回転数の上昇に伴う吹け上がり感及び騒音の発生を防止し、その後エンジン回転数がピーク回転数から降下してきたら排気シャット弁１３を開いて通常の制御に移行する。
【００１５】
次にＥＣＵ１９が行うエンジン始動時の排気シャット弁１３の開度制御について説明する。
【００１６】
図３はエンジン始動時における排気シャット弁１３の開度制御のフローチャートである。
【００１７】
ステップＳ１００では、エンジン１が始動運転中であるか否かの判定を行う。始動運転中でない場合にはステップＳ１０１に進み、始動時用排気シャット弁角度、すなわち全開を選択し、ステップＳ１０２で排気シャット弁開度を全開に設定してステップＳ１００に戻る。
【００１８】
ステップＳ１００でエンジン始動中と判定された場合にはステップＳ１０３に進み、現状の排気シャット弁位置を読込む。
【００１９】
続いて、ステップＳ１０４でエンジン回転数Ｎｅ、エンジン回転数上昇速度ΔＮｅ、吸気負圧Ｐｂ、吸入空気量Ｑａｉｒ、吸気温度Ｔａｉｒ、冷却水温Ｔｗを検出する。
【００２０】
上記各検出値をＥＣＵ１９に読込んだら、ステップＳ１０５でエンジン回転数Ｎｅが始動時ピーク回転に到達済みか否かの判定を行う。具体的には、例えばエンジン回転数Ｎｅが後述する排気シャット弁１３を閉弁すべき排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓになる時点から所定時間Ｔ０が経過したか否かで判定する。所定時間Ｔ０は後述する図１１のタイムチャートに示すように、排気シャット弁切替え開始時からエンジン回転数Ｎｅがピーク回転数に到達するのに十分な時間に設定しておく。
【００２１】
ステップＳ１０５で始動時ピーク回転数に到達していないと判定された場合はステップＳ１０６に進み、ピーク回転数に到達している場合はステップＳ１１３に進む。
ステップＳ１０６では図４に示すサブルーチンにしたがって、以下のように始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐを算出する。
【００２２】
図１０は始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐ、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓの算出方法を説明するための説明図であり、図１０（ａ）はエンジン回転数Ｎｅの変化を、図１０（ｂ）はトルクＴｅの時間変化を表している。
【００２３】
図４のステップＳ２００では、ｔ０（図１０中の点Ａ）におけるエンジン回転数Ｎｅ、エンジン回転数上昇速度ΔＮｅ、冷却水温Ｔｗ、排気シャット弁１３の開度（排気シャット弁開度）より、エンジン発生トルクＴｓ１を図１０（ｂ）の曲線Ｔｓ＝Ｔｓ１のように算出する。
【００２４】
ステップＳ２０１では、エンジン１の回転維持に必要なエンジン負荷としてのフリクショントルクＴｆを、図中点Ａにおいてエンジン回転数Ｎｅ、油水温、排気シャット弁角度より図１０（ｂ）の曲線Ｔｆのように算出する。
【００２５】
ステップＳ２０２では発生トルクＴｓ１、フリクショントルクＴｆから次式（１）により余裕トルクＴｎを算出する。
【００２６】
Ｔｎ＝Ｔｓ１−Ｔｆ      ・・・（１）
余裕トルクＴｎが正のときは、エンジン回転数は上昇を続けるので、点Ａ以降の余裕トルクＴｎから点Ａ以降のエンジン回転数上昇速度ΔＮｅを算出する。
【００２７】
ステップＳ２０３では発生トルクとフリクショントルクとが等しくなるとき、つまり余裕トルクがゼロになるときのエンジン回転数を算出し、これを始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐとする。
【００２８】
ステップＳ１０６で始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐを算出したら、ステップＳ１０７で始動時ピーク回転数Ｎｅｐがピーク回転数ガイドラインＮｔ以下であるか否かの判定を行い、ピーク回転数ガイドラインＮｔ以下である場合にはステップＳ１０３に戻り、ピーク回転数ガイドライン以上である場合にはステップＳ１０８に進む。
【００２９】
ステップＳ１０８では図５に示すサブルーチンにしたがって排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出する。
【００３０】
図５のステップＳ３００では始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐと、エンジン１の運転性を悪化させない回転数、すなわち過大な吹け上がり感やエンジン騒音が発生しない限界のエンジン回転数として予め設定したピーク回転数ガイドラインＮｔとに基いて要求トルク低下代を算出する。具体的には、図１０（ａ）において、まずｔ０におけるエンジン回転数Ｎｅ（点Ａ）からピーク回転数ガイドラインＮｔに到達するまでの要求仕事量Ｔｒｅｑと、現状のエンジン回転数Ｎｅ（点Ａ）から始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐに到達するまでのトータル仕事量Ｔｔを算出し、これらの差を求めて要求トルク低下代とする。なお、要求仕事量Ｔｒｅｑおよびトータル仕事量Ｔｔとエンジン回転数Ｎｅとの関係は、仕事量とエンジン回転数との関係、およびエンジントルクとエンジン回転数との関係をテーブルとして予めＥＣＵ１９に保存しておき、これを参照する。
【００３１】
ステップＳ３０１では、排気シャット弁１３の開度とトルク低下感度との関係に基づいて、要求トルク低下代分だけ低下させた場合の発生トルク（図１０（ｂ）中の曲線Ｔｓ２）を算出する。なお、要求トルク低下代分だけトルクを低下させるためには排気シャット弁１３を閉じる。これは、排気シャット弁１３を閉じることにより排気圧力を高めると、エンジンへの負担が大きくなり、発生トルクが全体的に低下するからである。また、排気シャット弁開度とトルク低下感度との関係は予めマップとして保存しておく。
【００３２】
ステップＳ３０２では、発生トルクＴｓ２とフリクショントルクＴｆとから排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出する。
【００３３】
具体的には、まず発生トルクＴｓ２とフリクショントルクＴｆとの差分である余裕トルクを求め、次に発生トルクＴｓ２とフリクショントルクＴｆとが略等しくなるタイミング（ｔ３）、つまりピーク回転数となるタイミングを算出する。そして、閉弁後に余裕トルクによって上昇するエンジン回転数が、ピーク回転数のガイドラインＮｔ以下になるように、余裕トルクに基づいてピーク回転数から逆算することにより、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出する。
【００３４】
上記のように排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出したら、図３のステップＳ１０９に進む。
【００３５】
ステップＳ１０９では、現在のエンジン回転数Ｎｅが排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓ以下であるか否かの判定を行う。
【００３６】
判定がｙｅｓの場合はステップＳ１０３に戻り、ｎｏの場合はステップＳ１１０に進む。
【００３７】
ステップＳ１１０では、ステップＳ３００で算出した要求トルク低下代に基づいて目標排気シャット弁開度を算出する。
【００３８】
ステップＳ１１１では排気シャット弁１３の開度が目標排気シャット弁開度になるよう作動させる。
【００３９】
ステップＳ１１２では、Ｓ１０３で検出した現状の排気シャット弁位置とステップＳ１１０で算出した目標排気シャット弁開度との偏差が予め定めた所定値以下になっているか否かの判定を行い、所定値以下の場合はステップＳ１０３に戻り、所定値以下でない場合にはステップＳ１１３からＳ１１２に戻り、所定値以下になるまで排気シャット弁１３を作動させる。
【００４０】
次に、ステップＳ１０５で始動時ピーク回転に到達済みと判定されてステップＳ１１４に進んだ場合について説明する。
【００４１】
前述したように、始動時ピーク回転数に到達する際には排気シャット弁１３は閉弁しており、そのまま閉弁しておくと通常運転時に十分なトルクが得られなくなるので、適切なタイミングで開弁する必要がある。そこで、ステップＳ１１４以降のステップで排気シャット弁１３を開弁するタイミングを算出する。
【００４２】
算出方法について図１７（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００４３】
図１７（ａ）（ｂ）は図１０（ａ）（ｂ）と同様にエンジン回転数ＮｅとトルクＴｅの時間変化を表している。
【００４４】
ステップＳ１１４では、ステップＳ１０６で始動時ピーク回転数Ｎｅｐを算出したのと同様の方法により、始動時ピーク回転数Ｎｅｐ通過後のｔ１（図１７（ａ）中の点Ｂ）に排気シャット弁１３を開いたときのピーク回転数を算出する。
【００４５】
まず発生トルクＴｓ３、フリクショントルクＴｆを算出し、次に排気シャット弁１３全開時の発生トルクＴｓ４を、排気シャット弁１３の開度とトルク低下感度との関係に基づいて算出する。排気シャット弁１３を開くことにより発生トルクＴｓ４はＴｓ３よりも大きくなるが、仮に図１７（ｂ）に示すようにｔ１においてフリクショントルクＴｆよりも大きくなった場合には余裕トルクが発生し、この余裕トルクによってエンジン回転数Ｎｅが再び上昇する。
【００４６】
そこで排気シャット弁全開時の発生トルクＴｓ４とフリクショントルクＴｆとが略等しくなる時点、およびｔ１における発生トルクＴｓ４とフリクショントルクＴｆとから求まる余裕トルクを算出し、ｔ０で排気シャット弁１３を全開にした場合のピーク回転数を算出する。
【００４７】
ステップＳ１１５では、前記ピーク回転数がピーク回転数のガイドラインＮｔよりも低いか否かの判定を行い、低い場合にはステップＳ１１６に進み、高い場合にはステップＳ１０３に戻る。
【００４８】
ステップＳ１１６ではステップＳ１０８と同様に、前記ピーク回転数、余裕トルクに基づいて排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出し、ステップＳ１１７に進む。
【００４９】
ステップＳ１１７では現在のエンジン回転数Ｎｅが排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓに達しているか否かの判定を行う。達している場合にはステップＳ１１８で排気シャット弁１３を全開にして、ステップＳ１１９で通常の排気シャット弁開度制御に移行する。達していない場合にはステップＳ１０３に戻る。
【００５０】
以上のように、本制御はエンジン回転数Ｎｅ、エンジン回転数上昇速度ΔＮｅ、吸気負圧Ｐｂ、吸入空気量Ｑａｉｒ、吸気温Ｔａｉｒ、冷却水温Ｔｗ等に基づいて始動時ピーク回転数予測値を算出し、この予測値がエンジン１の運転性を悪化させない、すなわち過大な吹け上がり感やエンジン騒音が発生しない限界のエンジン回転数として予め設定したピーク回転数ガイドラインＮｔ以下になるように排気シャット弁１３の角度を変更させるものである。
【００５１】
図１１は上記制御を行った場合のエンジン回転数Ｎｅ、排気シャット弁１３の開度、エンジン１の音量、吸気負圧、空燃比の変化を示すタイムチャートであり、実線は排気シャット弁１３を開いた状態、点線は閉じた状態を示す。
【００５２】
エンジン１始動とともにエンジン回転数は上昇し、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓに達したときに排気シャット弁１３を閉じる（ｔ０１）。これによりポンプロス、残ガス率が増大し、発生トルクは低下するので、エンジン１の回転数上昇は鈍くなり、ピーク回転数は排気弁１３を開いたままの場合のピーク回転Ｎｅｐ１より低いＮｅｐ２となる（ｔ０２）。そして、エンジン回転数がピークから降下して、再び排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓとなったときに排気シャット弁１３を開く（ｔ０３）。
【００５３】
エンジン回転数のピークが低くなることにより、エンジン音量のピーク値も小さくなっている。
【００５４】
また、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓに達するまでは排気シャット弁１３を開いておくので、吸気負圧Ｐｂのピーク値は小さくなるものの、吸気負圧の発達速度の低下は最小限に抑えることができる。
【００５５】
以上により、本実施形態では、エンジン始動時にエンジン回転数が所定値を超えたときに排気シャット弁を閉じてポンプロス、残ガス率を増大させ、これにより発生トルクを低下させるので、ピーク回転数を抑制することがきる。
【００５６】
ピーク回転を抑制することにより、エンジン回転数の吹け上がり感を解消することができ、また、ピーク回転数までのエンジン回転数の上昇は速いので、吸気負圧の発達は妨げられず、燃料の気化を促進させ、ＨＣ排出量の低減を図ることができる。
【００５７】
また、排気シャット弁１３を閉じるタイミングはエンジン回転数Ｎｅ、エンジン回転数上昇速度ΔＮｅ、また、吸気負圧Ｐｂ、吸入空気量Ｑａｉｒ、吸気温度Ｔａｉｒ、冷却水温Ｔｗ等に基づいて算出するので、エンジン始動時の環境条件やエンジンの個体差等の変動要因に左右されず、エンジン回転上昇速度の向上による燃料気化促進効果を最大限に活用しつつ、ピーク回転数の上昇を抑制するという相反する要求を両立することができる。
【００５８】
燃料の気化が促進されることにより、燃料噴射量を低減することが可能となり、これにより空燃比のオーバーシュートを抑制することができる。
【００５９】
排気シャット弁１３を排気マニホールド１２のブランチ合流部１２ｂ直後に設けた場合には、排気シャット弁１３作動後の排圧上昇の遅れを最小限に抑えることができる。
【００６０】
第２実施形態について説明する。
【００６１】
本実施形態は基本的に第１実施形態と同様であるが、図３のステップＳ１０８での排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓの算出方法が異なる。
【００６２】
本実施形態の排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓの算出方法のフローチャートを図６に示す。
【００６３】
図５のステップＳ３００とＳ３０１に相当する図６のステップＳ４００、Ｓ４０１で要求トルク低下代、要求トルク低下代だけ低下させた場合の発生トルクを算出したら、ステップＳ４０２で、排気シャット弁１３の動作遅れ時間に基づいてステップＳ４０１で算出した発生トルクの補正を行う。
【００６４】
そしてステップＳ４０３では図５のステップＳ３０２と同様の方法で排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを算出する。
【００６５】
図１２は本制御を行った場合のエンジン回転数Ｎｅ、エンジン回転数予測値、排気シャット弁１３の角度、エンジン音量、吸気負圧Ｐｂ、空燃比の変化を表すタイムチャートである。排気シャット弁１３の動作遅れ時間等を考慮しない場合には、ｔ１で排気シャット弁１３の閉弁を開始してからｔ２で完全に閉弁するまでの間に、図中点線Ａにしめすようにエンジン回転Ｎｅは吹け上がってしまう。そこで、動作遅れ時間等を考慮した排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓを用い、ｔ０で排気シャット弁１３の閉弁を開始することによって、より正確に図中点線Ｂのようにピーク回転数を始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐのとおりに制御することが可能となる。
【００６６】
以上により本実施形態では、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓの算出にあたって、排気シャット弁１３の動作遅れ時間に基づく補正を行うので、排気シャット弁１３の動作遅れ時間の分だけエンジン回転数Ｎｅがピーク回転数のガイドラインＮｔを超えてしまうことを防止し、より正確にピーク回転数Ｎｅｐの制御を行うことができる。
【００６７】
なお、排気シャット弁１３の動作遅れ時間の他に、排気シャット弁１３の開度変更後の排圧の変化遅れ時間等についての補正を行うことによってさらに精度の高い制御を行うことができる。
【００６８】
第３実施形態について説明する。
【００６９】
本実施形態の制御フローチャートを図７に示す。本実施形態も基本的には第１実施形態と同様であるが、図３のステップＳ１１７に相当する図７のステップＳ５１７でエンジン回転数Ｎｅが排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓより大きくなった場合に、ステップＳ５１８で排気シャット弁１３の作動速度を遅い設定に変更してからステップＳ５１９で排気シャット弁１３を全開にする部分が異なる。
【００７０】
これは、排気シャット弁１３の開から閉への動作がエンジン回転数上昇の抑制を目的としている為に高い反応速度が求められるのに対して、閉から開への動作は反応速度よりも切替え動作に伴うトルク段差等の違和感を発生させないことが求められるからである。
【００７１】
そこで、ピーク回転数を通過した後、排気シャット弁１３を閉から開にするときに、開弁速度を閉弁速度にくらべて十分に遅くすることとした。
【００７２】
なお、遅い作動速度とは、開弁状態から閉弁する時に比べて十分に遅い速度とする。
【００７３】
図１３は本制御を行った場合のエンジン回転数Ｎｅ、排気シャット弁１３の角度、エンジン音量、吸気負圧Ｐｂ、空燃比の変化を表すタイムチャートであり、図中点線Ａは閉弁速度と同様の速度で開弁した場合を、点線Ｂは閉弁速度に比べて十分に遅い速度で開弁した場合を表している。
【００７４】
ピーク回転数を通過した後、排気シャット弁１３を閉から開にするときに、開弁速度を閉弁速度にくらべて十分に遅くすることにより、図中点線Ｂのようにエンジン回転数の下降速度は遅くなる。したがって急激なエンジン回転数の変化によるトルク段差を防止することできる。
【００７５】
以上により、本実施形態では、ピーク回転経過後に排気シャット弁１３を開く際に、排気シャット弁１３の作動速度を開弁速度に比べて十分に遅くするので、エンジン回転数の急激な変化を防止し、排気シャット弁１３の閉弁動作に伴うトルク段差等の違和感を発生させることを防止できる。
【００７６】
第４実施形態について図８、図１４を参照して説明する。
【００７７】
図８は本実施形態の制御フローチャート、図１４は本制御を行った場合のタイムチャートである。
【００７８】
本実施形態のシステムの構成は第１実施形態と同様であり、排気シャット弁１３の開閉制御も基本的には同様であるが、第１実施形態のステップＳ１０８、Ｓ１１４に相当するステップＳ６０８、Ｓ６１４で実行する判定において、ピーク回転数ガイドラインＮｔにヒステリシスを設け、エンジン回転数Ｎｅが上昇している場合にはピーク回転数ガイドラインＮｔ＋ヒステリシスＮｈｙｓをピーク回転数ガイドラインＮｔｈｉ、下降している場合にはピーク回転数ガイドラインＮｔ−ヒステリシスＮｈｙｓをピーク回転数ガイドラインＮｔｈｄとする。
【００７９】
図１４の図中点線Ａ１〜Ａ５はピーク回転数ガイドラインＮｔにヒステリシスＮｈｙｓを設けた場合、実線Ｂ１〜Ｂ５はピーク回転数ガイドラインＮｔにヒステリシスＮｈｙｓを設けない場合を示している。
【００８０】
まず、ピーク回転数ガイドラインＮｔにヒステリシスを設けない場合を考える。
【００８１】
ステップＳ６０８での判定がｎｏになり、排気シャット弁１３を閉じてステップＳ６０３に戻った後、例えば図１４中実線Ｂ１のように、Ｔ０経過前にエンジン回転数Ｎｅが下降した場合には、ｔ１でピーク回転数ガイドラインＮｔより低くなったときに排気シャット弁１３を開き、これによってエンジン回転数Ｎｅが上昇してｔ２でピーク回転数ガイドラインＮｔを超えたときに再び閉じるという動作を繰り返すことになる。このためエンジン１の音量はエンジン回転数Ｎｅに伴って変化し、また、吸気負圧、空燃比も不安定となる。
【００８２】
次にピーク回転数ガイドラインＮｔにヒステリシスを設けた本実施形態について説明する。
【００８３】
図中実線Ｂ１がｔ０でピーク回転数ガイドラインＮｔを超えて排気シャット弁１３を閉じているのに対して、図中点線Ａ１はエンジン回転数上昇中のピーク回転数ガイドラインＮｔｈｉを超えるｔ０ｈまで排気シャット弁１３を閉じたままである。また、図中実線Ｂ１はｔ３でエンジン回転数Ｎｅがピーク回転ガイドラインＮｔより低くなったときに排気シャット弁１３を開いてしまうのに対して、図中点線Ａ１はエンジン回転数下降中のピーク回転数ガイドラインＮｔｈｄより低くなるｔ４まで排気シャット弁１３を閉じたままであり、ｔ０ｈからｔ４までは排気シャット弁１３が閉じたままとなる。
【００８４】
したがって、図中実線Ｂ１のようにエンジン回転数Ｎｅがハンチングすることがなく、エンジン騒音防止、吸気負圧および空燃比の安定化を図ることが可能である。
【００８５】
第５実施形態について、図９、図１５、図１６を用いて説明する。
【００８６】
図１５は本実施形態の構成を表す図であり、図１に示した第１実施形態の構成に、排気マニホールド１２の排気シャット弁１３よりも上流部分から分岐して吸気マニホールド１０へ排気ガスを循環させるＥＧＲ配管２６、および、ＥＣＵ１９からの信号によりＥＧＲ配管２６の連通を遮断するＥＧＲバルブ２５を設けたものである。
【００８７】
図９は本実施形態の制御フローチャートであり、図３に示した第１実施形態と基本的に同じであるが、ステップＳ１１１に相当するステップＳ７１１で排気シャット弁１３を目標値に作動させた後、ステップＳ７１２でＥＧＲバルブの目標開度を算出して、ステップＳ７１３でＥＧＲバルブを目標開度に設定する点と、ステップＳ１１７に相当するステップＳ７１９での判定結果がｙｅｓであった場合にステップＳ７２０でＥＧＲバルブ２５を全閉にする点が異なる。
【００８８】
通常のエンジンではエンジン始動時に吸気側と排気側の圧力差は小さいが、本実施形態ではエンジン回転が所定値まで上昇した後、排気シャット弁１３を閉じるので排圧が上昇し、吸気側と排気側の圧力差が大きくなる。したがって、ＥＧＲバルブ２５を開くと圧力差によってより多くの排気ガスが吸気マニホールド１０に還流させることができる。
【００８９】
これにより、エンジン始動直後の排気ガスに多量に含まれる未燃ＨＣを再燃焼させることが可能となる。
【００９０】
図１６は本制御を行った場合のエンジン回転数Ｎｅ、排気シャット弁１３の角度、エンジン音量、吸気負圧Ｐｂ、空燃比、ＥＧＲバルブ２５の開度、ＨＣ排出量の変化を表すタイムチャートである。
【００９１】
ｔ０でエンジン１を始動して、ｔ１でエンジン回転数が排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓに達したら排気シャット弁１３を閉じ、このときＥＧＲバルブ２５を開く。これにより未燃ＨＣを多量に含む排気ガスが吸気マニホールド１０に還流させられて再燃焼するので、ＨＣ排出量は図中点線Ｂに示すように、従来の排出量（図１６中実線Ａ）に比べて低減される。
【００９２】
以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加えて、さらに、エンジン始動後、排気シャット弁１３を閉じるのと同時にＥＧＲバルブ２５を開くので、排気シャット弁１３閉弁に伴う排圧上昇を利用して排気ガスを還流、再燃焼させることができ、ＨＣ排出量を低減することができる。
【００９３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、エンジンの排気システムに適用して、冷間始動時のエンジン回転数の吹け上がりを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態の構成を表す図である。
【図２】排気マニホールドの概略図である。
【図３】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図４】始動時ピーク回転数予測値の算出フローチャートである。
【図５】排気シャット弁切替え開始回転数の算出フローチャートである。
【図６】排気シャット弁の作動遅れ時間、排気シャット弁作動後の排圧の変化遅れ時間等を考慮した場合の、排気シャット弁切替え開始回転数の算出フローチャートである。
【図７】排気シャット弁の開弁速度を閉弁速度に比べて十分に遅くした場合の制御フローチャートである。
【図８】第２実施形態の制御フローチャートである。
【図９】第３実施形態の制御フローチャートである。
【図１０】始動時ピーク回転数予測値Ｎｅｐ、排気シャット弁切替え開始回転数Ｎｅｓの算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】第１実施形態実行時のタイムチャートである。
【図１２】第１実施形態において、排気シャット弁切替え開始回転数の算出に排気シャット弁の作動遅れ時間、排気シャット弁作動後の排圧の変化遅れ時間等を考慮した場合のタイムチャートである。
【図１３】第１実施形態において、排気シャット弁の開弁速度を閉弁速度に比べて十分に遅くした場合のタイムチャートである。
【図１４】第２実施形態実行時のタイムチャートである。
【図１５】第３実施形態の構成を表す図である。
【図１６】第３実施形態のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１    エンジン
２    ピストン
３    シリンダ
４    シリンダヘッド
５    燃焼室
６    点火プラグ
７    吸気バルブ
８    排気バルブ
９    吸気ポート
１０  吸気マニホールド
１１  排気ポート
１２  排気マニホールド
１３  排気シャット弁
１４  触媒
１６  スロットルバルブ
１７  エアクリーナ
１８  エアフロメータ
１９  コントロールユニット（ＥＣＵ）
２５  ＥＧＲバルブ
２６  ＥＧＲ配管
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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