(57)【要約】  低圧ＥＧＲシステムを備える内燃機関の吸気制御方法は、負圧生成弁と吸気絞り弁との間の吸気通路の吸気圧力の目標値であって、運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定し、目標吸気圧力と目標新気量と目標ＥＧＲガス量とに基づいて、ＥＧＲ弁の目標開口面積と負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、負圧生成弁が全開であると仮定して、目標ＥＧＲガス量を実現するためのＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定し、目標総開口面積から目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定することを含む。
2018142510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気制御方法において、
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられ、前記内燃機関の運転点ごとに定まる目標新気量に応じて目標開度が設定される吸気絞り弁と、
前記吸気通路の前記吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記運転点ごとに定まる目標ＥＧＲガス量に応じて目標開度が設定されるＥＧＲ弁と、
前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との合流部よりも吸気流れの上流側に設けられた負圧生成弁と、
を備え、
前記吸気制御方法は、
前記負圧生成弁と前記吸気絞り弁との間の前記吸気通路の吸気圧力の目標値であって、前記運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定し、
前記目標吸気圧力と前記目標新気量と前記目標ＥＧＲガス量とに基づいて、前記ＥＧＲ弁の目標開口面積と前記負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、
前記負圧生成弁が全開であると仮定して、前記目標ＥＧＲガス量を実現するための前記ＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定し、
前記目標総開口面積から前記目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを前記負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定する、
内燃機関の吸気制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記吸気制御方法は、
前記目標吸気圧力が低いほど、前記吸気絞り弁の目標開度を大きくするように、前記ＥＧＲ弁の目標開度を小さくするように、補正する、
内燃機関の吸気制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記目標吸気圧力が低くなるほど、前記目標ＥＧＲ弁開口面積を小さくするように補正する、内燃機関の吸気制御方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記吸気圧力が低くなるほど、前記吸気絞り弁の開口面積を大きくするように補正する、内燃機関の吸気制御方法。
【請求項５】
吸気通路に設けられ、内燃機関の運転点ごとに定まる目標新気量に応じて目標開度が設定される吸気絞り弁と、
前記吸気通路の前記吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記運転点ごとに定まる目標ＥＧＲガス量に応じて目標開度が設定されるＥＧＲ弁と、
前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との合流部よりも吸気流れの上流側に設けられた負圧生成弁と、
前記吸気絞り弁と前記ＥＧＲ弁と前記負圧生成弁とを制御する制御部と、
を備える内燃機関の吸気制御装置において、
前記制御部は、
前記負圧生成弁と前記吸気絞り弁との間の前記吸気通路の吸気圧力の目標値であって、前記運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定し、
前記目標吸気圧力と前記目標新気量と前記目標ＥＧＲガス量とに基づいて、前記ＥＧＲ弁の目標開口面積と前記負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、
前記負圧生成弁が全開であると仮定して、前記目標ＥＧＲガス量を実現するための前記ＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定し、
前記目標総開口面積から前記目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを前記負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定する、
内燃機関の吸気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費性能や環境性能の向上を図るために、排気ガスの一部を吸気系に再循環させる排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置ともいう）を備える内燃機関が知られている。特許３５１１８４９号公報には、ＥＧＲ装置を備える内燃機関の吸気制御が開示されている。上記文献では、先ず、再循環させる排気ガス（以下、ＥＧＲガスともいう）の量を大気中の空気（以下、新気ともいう）の量に換算した新気量換算値と、吸入空気量との和である総新気量を算出する。次いで、総新気量に基づいて吸気絞り弁及びＥＧＲ弁の総開口面積を算出する。そして、総開口面積を吸入空気量と新気量換算値との比率で配分することによって、吸気絞り弁の開口面積とＥＧＲ弁の開口面積とを決定する。上記文献の制御によれば、温度や圧力といったＥＧＲガスの状態によらず吸入空気量及びＥＧＲガスの導入割合（以下、ＥＧＲ率ともいう）を精度よく制御することができる。
【発明の概要】
【０００３】
上記文献の制御は、ＥＧＲガスを吸気絞り弁よりも吸気流れの下流側に導入する、いわゆる高圧ＥＧＲシステム（以下、ＨＰ−ＥＧＲシステムともいう）を対象としている。吸気絞り弁よりも吸気流れの下流側は、吸気絞り弁の開度が減少すると負圧が発達する。したがって、ＨＰ−ＥＧＲシステムにおいては、吸気絞り弁の開度の減少により発達する負圧により、ＥＧＲガスを再循環させるために必要な排気側と吸気側との差圧が確保される。
【０００４】
これに対し、近年では、より広い運転領域でＥＧＲ制御を実行可能にするために、ＥＧＲガスを吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側に導入する、いわゆる低圧ＥＧＲシステム（以下、ＬＰ−ＥＧＲシステムともいう）が提案されている。吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側はほぼ大気圧なので、ＬＰ-ＥＧＲシステムではＨＰ-ＥＧＲシステムに比べて吸気側と排気側との差圧が小さい。このため、例えば排気側の圧力が低くなる低負荷運転領域においては、排気脈動によって排気側が吸気側より低圧になってしまい、ＥＧＲガスの逆流が生じるおそれがある。そこで、ＬＰ-ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガスの導入に必要な吸気側と排気側との差圧を確保するために、吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側に追加の絞り弁（以下、負圧生成弁ともいう）を設けることが必要となる。
【０００５】
ところで、負圧生成弁の開度を変化させると、負圧生成弁から吸気絞り弁までの吸気通路内の圧力（以下、吸気圧力ともいう）が変化する。すなわち、吸気絞り弁の開度及びＥＧＲ率を調節するＥＧＲ弁の開度が一定であっても、負圧生成弁の開度に応じて吸入空気量及びＥＧＲ率が変化する。このため、上記文献の制御をＬＰ-ＥＧＲシステムにそのまま適用しても、吸入空気量及びＥＧＲ率を精度良く制御することは困難である。
【０００６】
そこで本発明では、負圧生成弁を備えるＥＧＲシステムにおいて吸入空気量及びＥＧＲ率を精度良く制御することを目的とする。
【０００７】
本発明のある態様によれば、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、吸気通路の吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、吸気通路のＥＧＲ通路との合流部よりも吸気流れの上流側に設けられた負圧生成弁とを備える内燃機関の吸気制御方法が提供される。この吸気制御方法は、負圧生成弁と吸気絞り弁との間の吸気通路の吸気圧力の目標値であって、運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定することを含む。また、この吸気制御方法は、目標吸気圧力と目標新気量と目標ＥＧＲガス量とに基づいて、ＥＧＲ弁の目標開口面積と負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、負圧生成弁が全開であると仮定して、目標ＥＧＲガス量を実現するためのＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定することを含む。さらに、この吸気制御方法は、目標総開口面積から目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、内燃機関システムの概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態にかかる吸気制御の基本コンセプトを説明するためのブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態にかかる吸気制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図４は、ＥＧＲマップの一例を示す図である。
【図５】図５は、吸気圧力プロフィールの一例を示す図である。
【図６】図６は、目標ＥＧＲバルブ開口面積と目標吸気圧力との関係を示す図である。
【図７】図７は、目標スロットルバルブ開口面積と目標吸気圧力との関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態にかかる内燃機関システム１００の概略構成図である。
【００１１】
吸気通路２には、吸気流れの上流側から順に、エアフローメータ（図示せず）と、負圧生成弁（以下、ＡＤＭ／Ｖともいう）１９と、ターボ過給機５のコンプレッサ５Ａと、スロットルバルブ（以下、ＴＨ／Ｖともいう）４と、インタークーラ６が配置されている。
【００１２】
なお、本実施形態では吸入空気量の検出にエアフローメータを用いるが、これに限られるわけではなく、吸入空気量を検知または推定できるものであればよい。例えばＴＨ/Ｖ４より下流側の吸気通路２内の圧力とＴＨ/Ｖ４の開度とに基づいて推定してもよい。
【００１３】
排気通路３には、排気流れの上流側から順に、ターボ過給機５のタービン５Ｂと、排気浄化装置７と、排気温度センサ１１と、が配置されている。排気浄化装置７は、例えば、三元触媒や酸化触媒である。
【００１４】
なお、本実施形態では内燃機関１の排気エネルギによって駆動されるターボ過給機５を用いる場合について説明するが、これに限定されるわけではなく、例えば機械式過給機であってもよく、電動式過給機であってもよい。
【００１５】
内燃機関システム１００は、排気通路３の排気浄化装置７より下流側と、吸気通路２のコンプレッサ５Ａより上流側とを連通する排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路ともいう）８を備える。ＥＧＲ通路８には、ＥＧＲ通路８を流れる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ９と、ＥＧＲ通路８を流れる排気ガス流量を制御するＥＧＲバルブ（以下、ＥＧＲ／Ｖともいう）１０とが配置されている。ＥＧＲ通路８、ＥＧＲクーラ９及びＥＧＲ／Ｖ１０を含めてＥＧＲ装置という。
【００１６】
制御部としてのコントローラ２０は、エアフローメータの検出値の他に、図示しないクランク角センサ、アクセル開度センサ等の検出値も読込む。そして、コントローラ２０はこれらの検出値に基づいて、ＡＤＭ／Ｖ１９、ＴＨ/Ｖ４及びＥＧＲ／Ｖ１０の開度制御や、燃料噴射制御や、点火時期制御等を実行する。
【００１７】
なお、コントローラ２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ２０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１８】
本実施形態のＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路８がコンプレッサ５Ａよりも上流側に接続される、いわゆるロープレッシャー・ＥＧＲ装置（以下、ＬＰ−ＥＧＲ装置ともいう）である。なお、ＥＧＲ率とは、内燃機関１に流入する全ガス量に対するＥＧＲガスの割合である。また、ＥＧＲガスを再循環させる制御をＥＧＲ制御という。
【００１９】
ＥＧＲガスを再循環させると、ＥＧＲガスが導入された分だけＴＨ/Ｖ４の開度を増大させることになるので、ポンピングロスが低減して燃費性能が向上することが知られている。また、ＥＧＲガスを再循環させると燃焼温度が低下して耐ノッキング性が改善されるので、ノッキング回避のための点火時期遅角量が小さくなり、燃費性能が向上することも知られている。したがって、燃費性能を向上させるためには、より広い運転領域でＥＧＲ制御を実行することが望ましい。
【００２０】
ただし、ＥＧＲ装置は排気側と吸気側との差圧、換言するとＥＧＲ弁１０の前後差圧、を利用してＥＧＲガスを排気通路３から吸気通路２へ導入するので、ＥＧＲ制御を実行するためには吸気側が排気側よりも低圧でなければならない。このため、従来からよく知られているハイプレッシャー・ＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置ともいう）、すなわち、ＥＧＲガスをスロットルバルブより下流側に再循環させるＥＧＲ装置では、過給領域において吸気側が正圧となるためＥＧＲ制御を実行できなかった。
【００２１】
これに対し、ＬＰ-ＥＧＲ装置はコンプレッサ５Ａよりも上流側にＥＧＲガスを再循環させるので、過給領域であってもＥＧＲ制御を行うことが可能であり、過給機付き内燃機関の燃費性能向上に適した装置といえる。
【００２２】
ただし、内燃機関１の排気圧力は脈動するので、ＨＰ−ＥＧＲ装置に比べてＥＧＲ弁１０の前後差圧が小さいＬＰ-ＥＧＲ装置では、排気の平均圧力が低くなる低負荷領域において、排気側の圧力が吸気側の圧力よりも低くなるおそれがある。この場合、ＥＧＲガスが逆流して、以下に述べる目標ＥＧＲ量を達成することが困難となってしまう。そこで、ＥＧＲガスの逆流を防ぐために、ＡＤＭ／Ｖ１９によってＡＤＭ／Ｖ１９とコンプレッサ５Ａとの間に負圧を生成する。
【００２３】
次に、コントローラ２０によるＡＤＭ／Ｖ１９とＥＧＲ／Ｖ１０とＴＨ／Ｖ４の制御について説明する。
【００２４】
ＥＧＲ制御を実行する場合、内燃機関１には大気中から導入する新気と、ＥＧＲガスと、が流入する。
【００２５】
新気量の目標値（目標新気量）は、アクセル開度に応じて定まる。例えば、内燃機関１の負荷ごとの目標新気量を設定したテーブルを予め作成してコントローラ２０に記憶させておき、負荷を用いてテーブルを検索することにより設定する。本実施形態では、負荷を示す指標として、アクセル開度を用いる。
【００２６】
ＥＧＲガス量の目標値（目標ＥＧＲガス量）は、目標新気量と、新気量に対するＥＧＲガス量の割合であるＥＧＲ率の目標値（目標ＥＧＲ率）とに応じて定まる。目標ＥＧＲ率は、運転に応じて定まる。例えば、運転点ごとの目標ＥＧＲ率を設定したマップを予め作成してコントローラ２０に記憶しておき、検出した回転速度と負荷とを用いてマップ検索する。
【００２７】
コントローラ２０は、内燃機関１の運転点毎に定まる目標新気量に応じてＴＨ／Ｖ４の目標開度を設定し、これに基づいてＴＨ／Ｖ４の開度を制御する。また、コントローラ２０は、内燃機関１の運転点毎に定まる目標ＥＧＲガス量に応じてＥＧＲ／Ｖ１０の目標開度を設定し、これに基づいてＥＧＲ／Ｖ１０の開度を制御する。ただし、ＡＤＭ／Ｖ１９の開度が変化すると、ＡＤＭ／Ｖ１９とＴＨ／Ｖ４との間の吸気通路２の圧力（以下、吸気圧力ともいう）が変化する。そして、吸気圧力が変化すれば、ＴＨ／Ｖ４の開度やＥＧＲ／Ｖ１０の開度が一定であっても新気量及びＥＧＲガス量が変化する。すなわち、ＥＧＲ制御を精度良く実行するためには、ＡＤＭ／Ｖ１９とＥＧＲ／Ｖ１０とＴＨ／Ｖ４とをいかに制御するかが重要となる。
【００２８】
図２は、本実施形態におけるＡＤＭ／Ｖ１９とＥＧＲ／Ｖ１０とＴＨ／Ｖ４の制御の基本的な考え方を示すブロック図である。図２は、あくまでも基本的な考え方を示すものであり、具体的な制御内容は後述する図３に示す。
【００２９】
本実施形態では、ＡＤＭ／Ｖ１９の作動要求がある場合、つまり上述した通り排気の平均圧力が低く、排気側の圧力が吸気側の圧力よりも低くなるおそれがある低負荷領域でＥＧＲ制御を実行する場合に、コントローラ２０は目標吸気圧力設定部にて目標吸気圧力を設定する。また、コントローラ２０は、上述した目標新気量及び目標ＥＧＲガス量を設定する。
【００３０】
そして、コントローラ２０は、ＡＤＭ／Ｖ１９とＥＧＲ／Ｖ１０とＴＨ／Ｖ４のそれぞれの目標開度を、目標吸気圧と目標新気量と目標ＥＧＲガス量とに基づいて設定する。これにより、目標吸気圧力を実現しつつ、目標新気量及び目標ＥＧＲガス量を精度良く制御することができる。
【００３１】
図３は、上述した考え方に基づいてコントローラ２０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。当該制御ルーチンは、ＥＧＲ制御を実行する場合に、例えば数ミリ秒程度の短い間隔で繰り返し実行される。なお、ＥＧＲ制御の非実行時には、ＡＤＭ／Ｖ１９は全開になっている。
【００３２】
ステップＳ１００において、コントローラ２０はアクセル開度ＡＰＯ及び内燃機関１の回転速度ＮＥを読み込む。上述した通り、アクセル開度ＡＰＯは内燃機関１の負荷の大きさを示す指標として用いる。
【００３３】
ステップＳ１１０において、コントローラ２０は目標新気量と目標ＥＧＲガス率とを算出する。目標新気量は、上述したように予め作成したテーブルを検索することにより算出される。当該テーブルでは、アクセル開度ＡＰＯが大きくなるほど大きな目標新気量が設定されている。
【００３４】
目標ＥＧＲガス率は、上述したように予め作成したマップを検索することにより算出される。図４は、目標ＥＧＲ率マップの一例である。負荷と回転速度とで定まる運転領域の一部にＥＧＲ領域が設定されている。そして、ＥＧＲ領域内は、回転速度が低くなるほど、そして負荷が小さくなるほど、高い目標ＥＧＲ率が設定されている。
【００３５】
ステップＳ１２０において、コントローラ２０は、目標新気量に目標ＥＧＲ率を乗算することにより、目標ＥＧＲガス量を算出する。
【００３６】
ステップＳ１３０において、コントローラ２０は目標総ガス量を算出する。目標総ガス量は、目標新気量と目標ＥＧＲガス量との和である。
【００３７】
ステップＳ１４０において、コントローラ２０は以下の方法により目標吸気圧力を設定する。まず、コントローラ２０は、ステップＳ１００で読み込んだアクセル開度ＡＰＯと回転速度ＮＥとから定まる運転点における新気量が燃焼したと仮定して、排気通路３の圧力（以下、排気圧力ともいう）を算出する。そして、算出された排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力を目標吸気圧力Ｐｔとして設定する。例えば、算出された排気圧力から数パスカル程度低い圧力を目標吸気圧力Ｐｔとする。なお、上述した演算を行わずに、大気圧に対して数パスカル低い圧力を目標吸気圧力Ｐｔとしてもよい。また、算出された排気圧力が十分に高い場合、目標吸気圧Ｐｔがほぼ大気圧となり、ＡＤＭ／Ｖ１９が全開状態で良いこともある。
【００３８】
コントローラ２０は、目標吸気圧力Ｐｔだけでなく、現在の状態（ほぼ大気圧）から目標吸気圧力Ｐｔに移行するまでの、吸気圧力の変化のプロフィールも設定する。図５はプロフィールの一例であり、タイミングＴ１でＥＧＲ制御を開始する場合を示している。タイミングＴ１以前はＥＧＲ制御を実行していないので、ＡＤＭ／Ｖ１９は全開である。したがって、吸気圧力はほぼ大気圧である。そして、タイミングＴ１からタイミングＴ２にかけて、吸気圧力が大気圧から目標吸気圧力Ｐｔまで変化している。タイミングＴ１からタイミングＴ２までは、例えばコンマ数秒程度とする。このような目標吸気圧力Ｐｔの変化のプロフィールを設定することで、ＡＤＭ／Ｖ１９が作動してから実吸気圧力が変化するまでの遅れ時間による目標吸気圧力Ｐｔと実吸気圧力との乖離を抑制できる。その結果、当該乖離に起因する制御エラーを防止できる。
【００３９】
ステップＳ１５０において、コントローラ２０は目標総ガス量と目標吸気圧力とに基づいて、ＡＤＭ／Ｖ１９の開口面積とＥＧＲ／Ｖ１０の開口面積との和である総開口面積を以下のように算出する。
【００４０】
内燃機関１に流入する総ガス量は、ＡＤＭ／Ｖ１９を通過した新気量と、ＥＧＲ／Ｖ１０を通過したＥＧＲガス量との和である。また、ＡＤＭ／Ｖ１９で負圧を生成する必要がある程度に排気圧力が低い状態では、ＥＧＲ／Ｖ１０の前後差圧とＡＤＭ／Ｖ１９の前後差圧とが等しいとみなすことができる。そこで、バルブを通過する流体に関する一般的に知られた式（１）において、流量Ｑを目標総ガス量、差圧Δｐを目標吸気圧力と大気圧との差圧として有効断面積Ａを算出し、これを総開口面積とする。
【００４１】
Ｑ＝Ｃｖ×Ａ×（２・Δｐ／ρ）1/2      ・・・（１）
Ｑ：流量、Ｃｖ：流量係数、Ａ：有効断面積、Δｐ：差圧、ρ：密度
ステップＳ１６０において、コントローラ２０はＥＧＲ／Ｖ１０、ＡＤＭ／Ｖ１９及びＴＨ／Ｖ４のそれぞれの目標開口面積を、以下のように算出する。
【００４２】
コントローラ２０は、まずＥＧＲ／Ｖ１０の目標開口面積を算出する。ＡＤＭ／Ｖ１９が全開状態であると仮定したときに、内燃機関１の負荷（例えばアクセル開度ＡＰＯ）と回転速度ＮＥで定まる運転点毎に、目標ＥＧＲガス量を与えるＥＧＲ／Ｖ１０の開口面積を予め調べて、目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積としてコントローラ２０に記憶しておく。そして、コントローラ２０は、ステップＳ１４０で設定したプロフィールに基づいて目標吸気圧力と現在の吸気圧力に応じて目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積を補正する。
【００４３】
ここで、上記補正について説明する。目標吸気圧力が低いほど、排気通路との差圧が大きくなりＥＧＲガスが還流しやすくなる。したがって、吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときのＥＧＲ／Ｖ開口面積は、目標吸気圧力が低いほど小さくなるように補正される。同様に、吸気圧力が目標吸気圧力に到達する過程では、排気通路との差圧が徐々に大きくなるので、上記補正は開口面積を徐々に小さくする方向の補正になる。
【００４４】
図６は、縦軸を吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときの目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積とし、横軸を目標吸気圧力として、上記補正を行った後の目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積と目標吸気圧力との関係を示す図である。図６では目標吸気圧力に対する目標ＥＧＲ／Ｖ開度の特性線が直線になっているが、これはあくまでも一例であり、目標吸気圧力が高くなるほど目標ＥＧＲ／Ｖ開度が単調増加する曲線になることもある。
【００４５】
なお、ＥＧＲ／Ｖ１０の開口面積と開度とには、開度が大きくなるほど開口面積も大きくなるという相関関係があるので、図６の縦軸を目標ＥＧＲ／Ｖ開度に置き換えることもできる。すなわち、上記補正を、吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときのＥＧＲ／Ｖ開度を目標吸気圧力が低いほど小さくなるように補正する、と換言することができる。
【００４６】
次にコントローラ２０は、総開口面積から目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積を減算し、これを目標ＡＤＭ／Ｖ開口面積とする。
【００４７】
目標ＴＨ／Ｖ開口面積の算出方法は、目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積の算出方法と基本的に同様である。すなわち、コントローラ２０は、ＡＤＭ／Ｖ１９が全開状態であると仮定したときに、内燃機関１の負荷（例えばアクセル開度ＡＰＯ）と回転速度ＮＥで定まる運転点毎に、目標新気量を与えるＴＨ／Ｖ４の開口面積を目標ＴＨ／Ｖ開口面積として記憶しておく。そして、コントローラ２０は目標ＴＨ／Ｖ開口面積を目標吸気圧力と現在の吸気圧力に応じて補正する。
【００４８】
ここで、上記補正について説明する。目標吸気圧力が低いほどＡＤＭ／Ｖ１９の開度が小さく制御されて新気が通過しづらくなる。したがって、吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときのＴＨ／Ｖ開口面積は、目標吸気圧力が低いほど大きくなるように補正される。同様に、吸気圧力が目標吸気圧力に到達する過程ではＡＤＭ／Ｖ１９の開度が徐々に小さくなるので、当該補正は開口面積を徐々に増大させる方向の補正になる。
【００４９】
図7は、縦軸を吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときの目標ＴＨ／Ｖ開口面積とし、横軸を目標吸気圧力として、上記補正を行った後の目標ＴＨ／Ｖ開口面積と目標吸気圧力との関係を示す図である。図７では目標吸気圧力に対する目標ＴＨ／Ｖ開度の特性線が直線になっているが、これはあくまでも一例であり、目標吸気圧力が高くなるほど目標ＴＨ／Ｖ開度が単調減少する曲線になることもある。
【００５０】
なお、ＴＨ／Ｖ４の開口面積と開度とには、開度が大きくなるほど開口面積も大きくなるという相関関係があるので、図７の縦軸を目標ＴＨ／Ｖ開度に置き換えることもできる。すなわち、上記補正を、吸気圧力が目標吸気圧力に到達したときのＴＨ／Ｖ開度を目標吸気圧力が低いほど大きくなるように補正する、と換言することができる。
【００５１】
コントローラ２０は、上記の通りＥＧＲ／Ｖ１０、ＡＤＭ／Ｖ１９及びＴＨ／Ｖ４のそれぞれの目標開口面積を算出したら、ステップＳ１７０において、ＥＧＲ／Ｖ１０、ＡＤＭ／Ｖ１９及びＴＨ／Ｖ４を、それぞれの目標開口面積となるように制御する。当該制御は、例えば、予め調べた各バルブ１０、１９、４の開度と開口面積との関係に基づいて目標開口面積を目標開度に変換し、各バルブ１０、１９、４の開度を目標開度に一致させるものである。
【００５２】
図８は、図３の制御ルーチンの作用効果を説明するための図であり、縦軸を圧力、横軸を時間として、内燃機関１の低負荷領域における排気圧力と吸気圧力との関係を示している。
【００５３】
低負荷領域のように排気圧力が低い状態では、図８に示すように排気脈動の谷の部分で排気圧力が大気圧より低くなることがある。ＡＤＭ／Ｖ１９を備えない場合、またはＡＤＭ／Ｖ１９が全開の場合には、ＬＰ-ＥＧＲ装置の吸気圧力は吸気脈動による変化はあるものの、ほぼ大気圧とみなすことができる。このため、排気脈動の谷の部分では排気圧力が吸気圧力より低くなることがある（図中の斜線部）。このように排気圧力が吸気圧力より低くなると、ＥＧＲガスは吸気側から排気側へと逆流するので、正確なＥＧＲ制御を行うことが困難になる。
【００５４】
これに対し本実施形態では、ＡＤＭ／Ｖ１９を用いて吸気圧力を低下させることで、排気圧力が吸気圧力より低くなることを防止するので、ＥＧＲガスの逆流が生じることはない。さらに、吸気圧力を低下させる際には、目標吸気圧力と目標総ガス量とに基づいて、つまり目標吸気圧力に基づくＡＤＭ／Ｖ１９の開度（開口面積）の影響を考慮してＡＤＭ／Ｖ１９とＥＧＲ／Ｖ１０とＴＨ／Ｖ４との開度を制御するので、ドライバが要求するトルクを確保しつつ、精度良くＥＧＲ制御を実行することができる。
【００５５】
以上のように本実施形態では、ＬＰ-ＥＧＲ装置を備える内燃機関１の制御方法として、コントローラ２０はＡＤＭ／Ｖ１９とＴＨ／Ｖ４との間の吸気通路２の吸気圧力の目標値である目標吸気圧力と、大気中から導入する新気量の、内燃機関１の運転点に応じた目標値である目標新気量とを設定する。さらにコントローラ２０は、ＥＧＲ通路８を介して排気通路３から吸気通路２へ再循環させるＥＧＲガス量の、内燃機関１の運転点に応じた目標値である目標ＥＧＲガス量を設定する。そして、コントローラ２０は、目標新気量と目標ＥＧＲガス量との和を目標総ガス量として、目標吸気圧力と目標総ガス量とに基づいて、ＴＨ／Ｖ４とＥＧＲ／Ｖ１０とＡＤＭ／Ｖ１９とを制御する。これにより、ドライバから要求されるトルクを確保しつつ、精度良くＥＧＲ制御を行うことができる。
【００５６】
本実施形態では、コントローラ２０は目標吸気圧力と目標総ガス量とに基づいて、ＥＧＲ／Ｖ１０の目標開口面積とＡＤＭ／Ｖ１９の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定する。さらにコントローラ２０は、ＡＤＭ／Ｖ１９が全開であると仮定して、目標ＥＧＲガス量を実現するためのＥＧＲ／Ｖ１０の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定する。そして、コントローラ２０は目標総開口面積から目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものをＡＤＭ／Ｖ１９の開口面積の目標値である目標ＡＤＭ／Ｖ開口面積として設定する。これにより、ＡＤＭ／Ｖ１９の動きとＥＧＲ／Ｖ１０の動きを協調させることができ、その結果、目標吸気圧力を実現しつつ、目標ＥＧＲ率及び目標新気量を実現することができる。
【００５７】
本実施形態では、コントローラ２０は目標吸気圧力が低いほど、ＴＨ／Ｖ目標開度が大きくなるように、ＥＧＲ／Ｖ目標開度が小さくなるように、それぞれ補正する。これにより、目標吸気圧力に応じて精度良く新気量及びＥＧＲガス量を制御することができる。
【００５８】
本実施形態では、コントローラ２０は吸気圧力が低くなるほど目標ＥＧＲ弁開口面積を小さくなるように補正する。換言すると、コントローラ２０は吸気圧力が目標吸気圧力に到達するまでのプロフィールに応じて目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積を補正する。これにより、目標吸気圧力に到達するまでの過渡状態においても、精度良くＥＧＲ制御を実行することができる。
【００５９】
本実施形態では、コントローラ２０は吸気圧力が低くなるほどＴＨ／Ｖ４の開口面積を大きくなるように補正する。換言すると、コントローラ２０は吸気圧力が目標吸気圧力に到達するまでのプロフィールに応じて目標ＴＨ／Ｖ開口面積を補正する。これにより、目標吸気圧力に到達するまでの過渡状態においても、総ガス量を精度良く制御することができる。
【００６０】
特に、本実施形態では、コントローラ２０は吸気圧力が目標吸気圧力に到達するまでのプロフィールに応じて目標ＥＧＲ／Ｖ開口面積および目標ＴＨ／Ｖ開口面積を補正するので、過渡状態においても総ガス量、ＥＧＲガス量と共に目標新気量を精度良く制御し、ドライバから要求されるトルクを実現することができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月12日(2017.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気制御方法において、
前記内燃機関は、
吸気通路に設けられ、前記内燃機関の運転点ごとに定まる目標新気量に応じて目標開度が設定される吸気絞り弁と、
前記吸気通路の前記吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記運転点ごとに定まる目標ＥＧＲガス量に応じて目標開度が設定されるＥＧＲ弁と、
前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との合流部よりも吸気流れの上流側に設けられた負圧生成弁と、
を備え、
前記吸気制御方法は、
前記負圧生成弁と前記吸気絞り弁との間の前記吸気通路の吸気圧力の目標値であって、前記運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定し、
前記目標吸気圧力と前記目標新気量と前記目標ＥＧＲガス量とに基づいて、前記ＥＧＲ弁の目標開口面積と前記負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、
前記負圧生成弁が全開であると仮定して、前記目標ＥＧＲガス量を実現するための前記ＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定し、
前記目標総開口面積から前記目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを前記負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定する、
内燃機関の吸気制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記吸気制御方法は、
前記目標吸気圧力が低いほど、前記吸気絞り弁の目標開度を大きくするように、前記ＥＧＲ弁の目標開度を小さくするように、補正する、内燃機関の吸気制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記目標吸気圧力が低くなるほど、前記目標ＥＧＲ弁開口面積を小さくするように補正する、内燃機関の吸気制御方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の内燃機関の吸気制御方法において、
前記目標吸気圧力が低くなるほど、前記吸気絞り弁の開口面積を大きくするように補正する、内燃機関の吸気制御方法。
【請求項５】
吸気通路に設けられ、内燃機関の運転点ごとに定まる目標新気量に応じて目標開度が設定される吸気絞り弁と、
前記吸気通路の前記吸気絞り弁よりも吸気流れの上流側と排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記運転点ごとに定まる目標ＥＧＲガス量に応じて目標開度が設定されるＥＧＲ弁と、
前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との合流部よりも吸気流れの上流側に設けられた負圧生成弁と、
前記吸気絞り弁と前記ＥＧＲ弁と前記負圧生成弁とを制御する制御部と、
を備える内燃機関の吸気制御装置において、
前記制御部は、
前記負圧生成弁と前記吸気絞り弁との間の前記吸気通路の吸気圧力の目標値であって、前記運転点毎に定まる排気圧力の状態においてＥＧＲ制御を実行するために必要な吸気圧力である目標吸気圧力を設定し、
前記目標吸気圧力と前記目標新気量と前記目標ＥＧＲガス量とに基づいて、前記ＥＧＲ弁の目標開口面積と前記負圧生成弁の目標開口面積との和である目標総開口面積を設定し、
前記負圧生成弁が全開であると仮定して、前記目標ＥＧＲガス量を実現するための前記ＥＧＲ弁の開口面積である目標ＥＧＲ弁開口面積を設定し、
前記目標総開口面積から前記目標ＥＧＲ弁開口面積を減算したものを前記負圧生成弁の開口面積の目標値である目標負圧生成弁開口面積として設定する、
内燃機関の吸気制御装置。
【国際調査報告】
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2018142510.tif 000013
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