(57)【要約】  【課題】減速時に排気ガス再循環装置の作動遅れにより一時的に排気ガス再循環率が上昇する際の、内燃機関の機関回転数の変動などの不具合が生じた。  【解決手段】内燃機関が、排気ガスを吸気系に還流する還流路とその還流路を流れる排気ガスの量を制御する還流制御弁とを備える排気ガス再循環装置と、吸入空気量を制御する空気量制御手段とを備え、減速時の還流制御弁の応答遅れに応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、還流制御弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、還流制御弁の実際の開度を検出する実開度検出手段と、空気量制御手段の実際の開度を検出する開度検出手段と、吸入空気量が最少となる減速時に、還流制御弁の目標開度より検出した実際の開度が大きい場合に燃料噴射量を増加する燃料制御手段とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が、排気ガスを吸気系に還流する還流路とその還流路を流れる排気ガスの量を制御する還流制御弁とを備える排気ガス再循環装置と、吸入空気量を制御する空気量制御手段とを備え、減速時の還流制御弁の応答遅れに応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、
還流制御弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、
還流制御弁の実際の開度を検出する実開度検出手段と、
空気量制御手段の実際の開度を検出する開度検出手段と、
吸入空気量が最少となる減速時に、還流制御弁の目標開度より検出した実際の開度が大きい場合に燃料噴射量を増加する燃料制御手段とを備え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、運転状態に応じて排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス再循環装置を備える内燃機関において、減速時に排気ガスの再循環を停止する際の燃料噴射量を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車に搭載される内燃機関では、燃費を向上させるために、排気ガスの一部を吸入空気に混合するための排気ガス再循環装置を備えるものが知られている。例えば、特許文献１に示される排気ガス再循環装置は、排気通路から排気ガスの一部を排気再循環ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）として取り込み、吸気通路へＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に配置されてＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁とを備えるものである。
【０００３】
このような排気ガス再循環装置において、減速時に、ＥＧＲ弁の目標開度と実際の開度との差分が、所定値より大きい時に、吸入空気に対する燃料の噴射を一時的に中止する燃料カット制御を実行する時を早めるように制御している。このような運転時にあってはＥＧＲ弁の応答遅れによりＥＧＲガスが過剰に多くなり、内燃機関が失火するおそれが生じるが、内燃機関が失火する前に燃料カットすることで、失火が生じる弊害無しに速やかに減速を行うものである。
【０００４】
しかしながら、内燃機関が発生するトルクが大きい状態、つまり減速中にあって機関回転数が高い状態では、燃料カット時期を早めると、燃料カットを実施した時点でトルク（機関回転数）が急激に低下することになる。この結果、そのようなトルクの低下に起因して内燃機関の運転状態に円滑さを欠けさせるショックが発生し、ドライバビリティが低下するものとなった。
【０００５】
又、上述したようなＥＧＲガスが過剰に多くなることを事前に抑制するために、減速時以外の運転状態においてＥＧＲガスの量が少なくなるように排気ガス再循環装置を作動させると、混合気に占めるＥＧＲガスの量が減る。その結果、吸入空気量に対するＥＧＲガスの量の比率であるＥＧＲ率が低下することにより、燃費が低下することになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０‐７７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は以上の点に着目し、減速時に排気ガス再循環装置の作動遅れにより一時的に排気ガス再循環率が上昇する際の、内燃機関の機関回転数の変動などの不具合の解消を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関が、排気ガスを吸気系に還流する還流路とその還流路を流れる排気ガスの量を制御する還流制御弁とを備える排気ガス再循環装置と、吸入空気量を制御する空気量制御手段とを備え、減速時の還流制御弁の応答遅れに応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、還流制御弁の目標開度を算出する目標開度算出手段と、還流制御弁の実際の開度を検出する実開度検出手段と、空気量制御手段の実際の開度を検出する開度検出手段と、吸入空気量が最少となる減速時に、還流制御弁の目標開度より検出した実際の開度が大きい場合に燃料噴射量を増加する燃料制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、還流制御弁が、吸入空気量が最少となる減速時に、閉信号の入力に対して応答が遅れて作動した場合に、排気ガス再循環率が増加しても、燃料制御手段が燃料噴射量を増加するので、混合気に着火せずに運転を停止する限界である失火限界を高くすることが可能になる。このように、失火限界を高くすることで失火の発生を防止することが可能になり、上述のトルク変動に伴うショックの発生を防いで、ドライバビリティを向上させる。しかも、吸入空気量が最少でない場合は、排気ガス再循環率を増加させ得るために、燃費を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したような構成であり、失火限界を高くすることができる。その結果、減速時以外の運転状態において、排気ガス再循環率を増加させることができるので、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの概略構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態の作用説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に１気筒の構成を概略的に示した多気筒のエンジン１００は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン１００は、吸気系１、及び排気系２を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じて開閉するスロットル弁３が設けてあり、そのスロットル弁３の下流には、サージタンク４を一体に有する吸気マニホルド５が取り付けてある。このスロットル弁３は、弁体を電磁アクチュエータにより作動させるいわゆる電子スロットルを構成するものである。サージタンク４には、サージタンク４内の圧力、したがって吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ２２が取り付けてある。この実施形態にあっては、スロットル弁３が空気量制御手段を構成する。
【００１４】
シリンダ６上部に形成される燃焼室７の天井部には、点火プラグ８が取り付けてある。吸気マニホルド５の吸気ポート側端部９には、燃料噴射弁１０が取り付けてある。この燃料噴射弁１０は、後述する電子制御装置１１により制御される。さらに、サージタンク４と、Ｏ2センサ１２、三元触媒１３及び排気マニホルド１４を備える排気系２との間には、排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）１５が接続される。
【００１５】
ＥＧＲ装置１５は、サージタンク４に連通するように一方の端部が接続され、かつ他方の端部が三元触媒１３の下流において排気通路３０に接続される排気ガス還流管路（以下、ＥＧＲ管路と称する）１６と、そのＥＧＲ管路１６に設けられてＥＧＲ管路１６を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）１７とを備えて構成される。還流される排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量は、ＥＧＲ弁１７の開度に依存するもので、ＥＧＲ弁１７の開度の制御は、電子制御装置１１により行われる。ＥＧＲ弁１７は、ステッピングモータにより弁体を動かして、ＥＧＲガスの量を制御する構造である。
【００１６】
電子制御装置１１は、マイクロコンピュータ１８と、メモリ１９と、入力インターフェース２０と、出力インターフェース２１とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ１８は、メモリ１９に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン１００の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ１８には、エンジン１００の運転制御に必要な情報が入力インターフェース２０を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ１８は、燃料制御弁１０、ＥＧＲ弁１７、点火プラグ８などに対して制御信号を、出力インターフェース２１を介して出力する。
【００１７】
具体的には、入力インターフェース２０には、吸気圧センサ２２から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ２４から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ３の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ２５から出力されるＬＬ信号ｅ、エンジン１００の冷却水温度を検出するための水温センサ２６から出力される水温信号ｆ、Ｏ2センサ１２から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース２１からは、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、燃料制御弁１０に対して燃料噴射信号ｎ、ＥＧＲ弁１７に対して開閉信号ｏなどが出力される。
【００１８】
このような構成において、電子制御装置１１は、吸気圧センサ２２から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂとを主な情報として、運転状態に応じて設定される係数を用いて燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間つまり燃料噴射弁１０に対する通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁１０を制御して、燃料を吸気系１に噴射させる。このような燃料噴射制御自体は、この分野で知られているものを適用するものであってよい。
【００１９】
また、エンジン１００の運転状態に応じて、ＥＧＲ弁１７の開度を制御してＥＧＲ制御を実施するＥＧＲ制御プログラムが電子制御装置１１に格納してある。このＥＧＲ制御プログラムは、この分野で広く知られているものであってよい。
【００２０】
さらに、電子制御装置１１には、ＥＧＲ制御を実施している際の減速時における燃料噴射量を制御する減速時制御プログラムが格納してある。この減速時制御プログラムは、エンジン１００の減速時におけるＥＧＲ弁１７の開度に基づいて燃料噴射量を補正するもので、スロットル弁３がほぼ全閉か否かを判定し、ＥＧＲ弁１７の目標開度を算出し、ＥＧＲ弁１７の実際の開度を検出し、スロットル弁３がほぼ全閉である減速時を判定した場合はＥＧＲ弁１７の目標開度より検出した実際の開度が所定値以上であるか否かを判定し、検出した実際の開度がＥＧＲ弁１７の目標開度より所定値以上大きいことを判定した場合に燃料噴射量を増加する構成である。この減速時制御プログラムは、エンジン１００が減速運転になっている場合に実行するもので、以下に図２を交えて説明する。
【００２１】
まず、ステップＳ１において、スロットル弁３がほぼ全閉か否かを判定する。すなわち、エンジン１００が減速運転中であり、かつスロットル弁３がほぼ全閉の状態、言い換えれば、吸入空気量が最少となる減速時か否かを判定するものである。吸入空気量が最少とは、アイドル回転数を維持し得る吸入空気量を指すもので、この実施形態の電子スロットルでは、スロットル弁３はアイドル回転数を維持し得る吸入空気量を得るために、全閉の状態からその分、開いた状態に維持される。このステップＳ１により、開度検出手段が実現される。なお、スロットル弁を迂回する迂回路とその迂回路に設けられる流量制御弁とを備えるアイドル回転制御装置を備えるものでは、スロットル弁がほぼ全閉にされる。この判定は、アクセルペダル（アクセルグリップ）の操作量（アクセル開度）が０、つまり、アクセルペダルが操作されていないことを判定するものであってよい。このようにアクセルペダルの踏み込み量を判定する場合にあっては、アクセルペダルが空気量制御手段を構成する。
【００２２】
ステップＳ２では、ＥＧＲ弁１７の目標開度を算出する。目標開度は、スロットル弁３の開度とエンジン回転数とに基づいて算出される。スロットル弁３がほぼ全閉である場合、目標開度は０となる。このステップＳ２により、目標開度算出手段が実現される。
【００２３】
ステップＳ３では、ＥＧＲ弁１７の実際の開度を検出する。ＥＧＲ弁１７の実際の開度は、スロットル弁３がほぼ全閉の際のＥＧＲ弁１７の開閉信号のステップ数に基づいて検出する。すなわち、スロットル弁３は、ステッピングモータにより弁体が駆動されて開閉するので、ＥＧＲ弁１７に対する開閉信号のステップ数に基づいて検出する。このステップＳ３により、実開度検出手段が実現される。
【００２４】
ステップＳ４では、検出した実際の開度と目標開度との差が所定値ｋ以上あるか否かを判定する。すなわちこの判定は、ＥＧＲ弁１７が開閉信号を受けた後、実際にその開閉信号が指示する開度になるまでの応答遅れが、どの程度の大きさであるかを判定するものである。所定値ｋは、ＥＧＲ弁１７の実際の開度が、目標開度に達していない場合に、スロットル弁３を通過してくる吸入空気量に対するＥＧＲガスの量の割合であるＥＧＲ率が上昇することで空燃比がリーンになり、エンジン回転が不安定になる際の、目標開度と実際の開度との差に基づいて設定する。
【００２５】
ステップＳ４において、実際の開度が目標開度を所定値ｋ以上上回っていると判定した場合には、ステップＳ５において、燃料噴射量を増量する。すなわち、燃料噴射量を増量することによって、ＥＧＲ率が上昇して空燃比がリーンになることを抑制する。この燃料噴射量の増量は、ＥＧＲ弁１７の開度がほぼ全閉になった時点で終了し、空燃比を理論又は目標空燃比に戻す。つまり、燃料噴射量の増量は、ＥＧＲ弁１７の応答遅れに対応する時間に相当する期間だけ、実施するものである。この燃料噴射量を増量している期間中に、アクセルペダルが踏み込まれて加速運転となった場合は、期間の終了を待たずして、その加速運転になった時点でこの燃料噴射量の増量は終了する。このステップＳ５により、燃料制御手段が実現される。
【００２６】
このような構成において、エンジン１００の減速時に、スロットル弁３がほぼ全閉になると、吸入空気量が減少する。一方、ＥＧＲ弁１７の実際の開度が目標開度から所定値ｋ以上大きいと、ＥＧＲガスがサージタンク４に入り続けるため、ＥＧＲ率が上昇する。このため、空燃比はリーン側に変化するところとなるが、ＥＧＲ弁１７の実際の開度と目標開度との差が所定値ｋ以上である場合に燃料噴射量を増量する。したがって、図３に示すように、スロットル弁３がほぼ全閉になった時点で、ＥＧＲ弁１７の開度が目標開度すなわち全閉の開度になっておらず、かつ目標開度よりも実際の開度が所定値ｋ以上大きい場合に、ＥＧＲ率が上昇している状態で空燃比をリッチ側に変化させることになる。
【００２７】
この結果、ＥＧＲ率が上昇することにより、失火が発生する可能性が高くなっても、空燃比をリッチ側に変化させることで、失火限界（図３に一点鎖線により示す）を高くすることができる。したがって、失火を抑制することができ、トルクが急激に低下することに起因するショックを防ぐことができる。そのため、ドライバビリティが低下することを抑制することができる。
【００２８】
しかも、上記以外の減速時、加速時さらには定常運転時などスロットル弁３が開いている運転においては、ＥＧＲ率を低く設定しておく必要がなくなり、それらの運転状態における燃費を低下させることを抑制することができる。このため、エンジン１００の運転の全体にわたって、燃費の良好な状態を維持することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
ＥＧＲ弁１７の実際の開度は例えば、直接に弁体の移動量を計測して換算するものや、ＥＧＲガスの量を計測して換算するものであってもよい。
【００３１】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の活用例として、自動車、自動二輪車、船舶用原動機など、アイドル運転状態になることがある、排気ガス再循環装置を備える内燃機関が挙げられる。
【符号の説明】
【００３３】
１…吸気系
３…スロットル弁
１０…燃料噴射弁
１１…電子制御装置
１５…排気ガス再循環装置
１７…排気ガス還流制御弁
１６…排気ガス還流管路
１８…マイクロコンピュータ
１９…メモリ
２０…入力インターフェース
２１…出力インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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