(57)【要約】【課題】燃料カット後のリカバー時における燃費低下や運転性低下を抑制する。【解決手段】所定のＥＧＲ領域にて、内燃機関１の排気の一部を、ＥＧＲ弁３２が設けられたＥＧＲ通路３１を介して吸気通路１１に還流させる制御を実行する排気還流制御装置であって、燃料カット条件の成立が検出されたのち燃料カットのリカバー条件の成立を検出した場合において、燃料カットのリカバー条件成立時から、燃焼ガスが燃焼室１６からＥＧＲ通路３１の入口３１ａまでの排気通路２１に存在することが検出されるまでの間は、ＥＧＲ弁３２を閉じる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のＥＧＲ領域にて、内燃機関の排気の一部を、ＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流させる制御を実行する排気還流制御装置であって、
燃料カット条件の成否を検出する燃料カット検出手段と、
前記燃料カットのリカバー条件の成否を検出するリカバー検出手段と、
前記内燃機関の燃焼ガスが燃焼室から前記ＥＧＲ通路の入口までの排気通路に存在するか否かを検出する燃焼ガス検出手段と、
前記燃料カット検出手段により燃料カット条件の成立が検出されたのち、前記リカバー検出手段により前記燃料カットのリカバー条件の成立を検出した場合において、前記燃料カットのリカバー条件成立時から、前記燃焼ガス検出手段により燃焼ガスが前記燃焼室から前記入口までの排気通路に存在することが検出されるまでの間は、前記ＥＧＲ弁を閉じる制御を実行する制御手段と、を備える排気還流制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気還流制御装置において、
前記制御手段は、前記燃料カット検出手段により燃料カット条件の成立を検出した場合に前記ＥＧＲ弁を閉じる制御を実行する排気還流制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気還流制御装置において、
前記制御手段は、前記燃焼ガス検出手段により前記燃焼ガスが前記燃焼室から前記入口までの排気通路に存在することが検出されたら、前記ＥＧＲ弁の駆動を許可する制御を実行する排気還流制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気還流制御装置において、
前記燃焼ガス検出手段は、前記燃料カットのリカバー条件の成立が検出されてからの時間に応じて、前記燃焼ガスが前記燃焼室から前記入口までの排気通路に存在するか否かを検出する排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気還流制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気還流システム（以下、ＥＧＲともいう。）を備えた内燃機関において、ＥＧＲ領域において燃料カット条件が成立すると、当該燃料カット中に内燃機関の排気系から吸気系に循環しているＥＧＲガスは排気系から徐々に外部に流出してしまう。このため、燃料カットされた後に燃料カットのリカバー条件が成立した場合には、ＥＧＲガス量が少なく吸気中のＥＧＲガス量の制御が困難になる。
【０００３】
そこで、燃料カットのリカバー時より所定期間においては、ＥＧＲガス量に依らずに着火時期を制御するＥＧＲガス不足時燃焼、具体的には圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼又は燃料噴射時期を進角させる低ＥＧＲ予混合燃焼に切り換えることが行われている（特許文献１の［０００９］〜［００１７］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術のようにＥＧＲガス量に依らずに燃焼形態を切り換えるように制御すると、エアフローメータ等では計測できない空気が燃焼室に流入するため、燃焼を安定化させるための特別な補正が必要となり、燃費や運転性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、燃料カット後のリカバー時における燃費低下や運転性低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、燃料カット後のリカバー時において、燃焼ガスがＥＧＲ通路の入口に達するまではＥＧＲガスの還流を中断し、燃焼ガスがＥＧＲ通路の入口に達してからＥＧＲガスをＥＧＲ条件に応じて還流させることにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃焼ガスがＥＧＲ通路の入口に達するまではＥＧＲガスを還流させないで燃焼を制御するので、燃焼を安定化させるための補正が不要となり、その結果、燃費低下や運転性低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態を適用した内燃機関システムを示す構成図である。
【図２】図１の排気還流機構を動作させる運転条件の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施の形態に係る排気還流制御装置の制御例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態に係る排気還流制御装置の制御例を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の排気還流機構の要部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を適用した内燃機関システムを示す構成図であり、内燃機関１の吸気通路１１には、エアーフィルタ１２、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１３、吸入空気流量を制御するスロットル弁１４およびコレクタ１５が設けられている。
【００１１】
スロットル弁１４には、当該スロットル弁１４の開度を検出するスロットルセンサと、スロットル弁１４の開度をＤＣモータ等のアクチュエータにより制御することができるスロットル弁制御装置とが設けられている。このスロットル弁制御装置は、運転者のアクセルペダル２の操作量等に基づき演算される要求トルクを達成するように、コントロールユニット５０からの駆動信号に基づき、スロットル弁１４の開度を電子制御する。
【００１２】
内燃機関１の各気筒の燃焼室１６に臨ませて、燃料噴射弁１７が設けられている。燃料噴射弁１７は、コントロールユニット５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、燃料ポンプ（不図示）から圧送されてプレッシャレギュレータ（不図示）により所定圧力に制御された燃料を燃焼室１６内に直接的又は間接的に噴射する。なお、詳細は後述するが、コントロールユニット５０において所定の条件（以下、燃料カット条件ともいう）が成立すると、燃料噴射弁１７からの燃料噴射を中断する制御が実行される。
【００１３】
点火プラグ１８は、各気筒の燃焼室１６に臨んで装着され、コントロールユニット５０からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う。
【００１４】
一方、排気通路２１には、排気を浄化するための排気浄化触媒２２，２３が設けられている。この排気浄化触媒２２，２３としては、ストイキ（理論空燃比，λ＝１、空気重量／燃料重量＝１４．７）近傍において排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣを酸化するとともに、窒素酸化物ＮＯｘの還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、或いは排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣの酸化を行う酸化触媒を用いることができる。
【００１５】
図１において２４はマフラ、２５は内燃機関１のクランク軸に設けられたクランク角センサである。なお、コントロールユニット５０は、クランク角センサ２５から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントすることで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度Ｎｅを検出することができる。
【００１６】
本実施形態の内燃機関１は、排気浄化触媒２２の下流側の排気ガスをエアフローメータ１３の下流側の吸気通路１１に還流（再循環ともいう）させる排気還流機構３０を備え、所定の運転条件において排気ガスを還流させることで、燃焼温度の低下によるＮＯｘ低減や燃費向上を図ることができる。
【００１７】
本例の排気還流機構３０は、ＥＧＲ通路３１を備え、このＥＧＲ通路３１の入口３１ａである一端は排気浄化触媒２２の下流の排気通路２１に接続され、ＥＧＲ通路３１の出口３１ｂである他端はエアフローメータ１３の下流の吸気通路１１に接続されている。
【００１８】
ＥＧＲ通路３１には、還流する排気ガスの流量を調節すべく開閉するＥＧＲ弁３２と、ＥＧＲ通路３１内を循環する排気ガスの温度を検出してコントロールユニット５０へ出力する温度センサ３３とが設けられている。ＥＧＲ弁３２はコントロールユニット５０からの制御信号によりその開閉弁動作が制御される。
【００１９】
図２に排気還流機構３０を動作させる運転条件の一例を示す。図示する例では、エンジン回転速度とエンジン負荷とがそれぞれ所定の範囲にあるＥＧＲ領域において排気還流機構３０を動作させ、排気通路２１を流れる排気ガスを吸気通路１１に還流させる。それ以外の非ＥＧＲ領域では排気還流機構３０の駆動を停止する。なお、図２に示すＥＧＲ領域及び非ＥＧＲ領域の設定は一例であって、内燃機関１の仕様等に応じて適宜設定することができる。
【００２０】
コントロールユニット５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成され、アクセルペダル２からの負荷要求と内燃機関システムの各所に設けられたセンサ類からの運転状態に応じてスロットル弁１４の開度を制御し、燃料噴射弁１７を駆動して燃料噴射量を制御し、点火時期を設定して当該点火時期で点火プラグ１８を点火させる制御を行う。
【００２１】
また、コントロールユニット５０は、車両走行中の燃料消費を削減するために、燃料カット条件が成立した場合に燃料噴射弁１７からの燃料噴射を遮断する燃料カットを行い、その後に燃料カットのリカバー条件が成立した場合に燃料噴射弁１７からの燃料噴射を再開する燃料カットリカバーを行う。
【００２２】
燃料カットの条件は、特に限定されないが、たとえばアクセルペダル２がＯＦＦ（踏込み量がゼロ）で、かつエンジン回転速度が所定値以上の条件である。また、燃料カットのリカバー条件は、上記燃料カットが実行されている場合においてアクセルペダル２がＯＮ（踏込み量がゼロ超）又はアクセルペダル２がＯＦＦかつエンジン回転速度が所定値未満の条件である。
【００２３】
さて、車両走行中に上述した燃料カットが実行されると、燃焼室１６に燃料が供給されないので、排気通路２１には吸気通路１１から導入された空気（新気）がそのまま排出される。そして、この状態から燃料カットがリカバーされると、燃焼室１６での燃焼が再開されるが、それまで排気通路２１を流れていた空気の一部がＥＧＲ通路３１により吸気通路１１へ還流され、吸気通路１１の入口からエアフローメータ１３を介して導入された空気と混合して燃焼室１６に至ることになる。
【００２４】
燃焼室１６における燃焼制御は、エアフローメータ１３にて検出された吸入空気量やＥＧＲ弁３２の開度によるＥＧＲ率にも基づくため、燃料カットのリカバー直後にＥＧＲ通路３１から還流される気体に空気（新気）が含まれると、燃焼室１６に導入される実際の空気量はエアフローメータ１３では計測できず、燃焼制御が不安定になる。
【００２５】
このため本例では以下の制御を実行する。車両走行中において燃料カットが行われたのち、燃料カットがリカバーされた場合のＥＧＲ制御の一例を図３〜図５を参照しながら説明する。図３はコントロールユニット５０にて実行される燃料カットリカバー時におけるＥＧＲ弁の制御手順を示すフローチャート、図４は同じくタイミングチャート、図５は図１の排気還流機構３０の要部を模式的に示す図である。
【００２６】
まず、内燃機関１のエンジン負荷とエンジン回転速度が図２に示すＥＧＲ領域にあるものとする。この状態において、アクセルペダル２がＯＦＦで、かつエンジン回転速度が所定値以上か否かを判断する（図３のステップＳ１，Ｓ２）。アクセルペダル２が踏込まれていたり、エンジン回転速度が所定値未満であったりする場合はステップＳ１へ戻り、この判断を繰り返す。
【００２７】
アクセルペダル２がＯＦＦかつエンジン回転速度が所定値以上である場合はステップＳ３へ進み、燃料噴射弁１７からの燃料噴射を中断する燃料カットを実行する。同時に、ＥＧＲ弁３２を全閉し、ＥＧＲ通路３１の入口３１ａからＥＧＲ通路３１内へ排気ガスが還流されるのを禁止する。図４の時間ｔ１に示すように、燃料カットが実行されると、燃焼室１６に供給される燃料の空燃比Ａ／Ｆがそれまでのたとえば１４．７（ストイキ）から増加し、同図の時間ｔ１後に示すように、ＥＧＲ通路３１の入口３１ａにおける空燃比Ａ／Ｆも徐々に増加する。
【００２８】
燃料カットとＥＧＲ弁３２の全閉とを行いつつ図３のステップＳ５へ進み、燃料カットのリカバー条件の成否を判断する。具体的には、アクセルペダル２がＯＮされた（踏込まれた）か、またはアクセルペダル２がＯＦＦであってもエンジンの回転速度が上記所定値未満であるかを判断する。
【００２９】
アクセルペダル２がＯＮされた（踏込まれた）か、またはアクセルペダル２がＯＦＦであってもエンジンの回転速度が上記所定値未満である場合は、ステップＳ６へ進み、燃料噴射弁１７による燃料噴射を再開して燃料カットをリカバーする。これにより、アクセルペダル２からの要求に応じた燃料又はアイドル運転に応じた燃料が燃焼室１６に供給される。図４の時間ｔ２に示すように、アクセルペダル２が踏込まれて燃料カットがリカバーされると燃焼室１６に供給される燃料の空燃比Ａ／Ｆはたとえば１４．７（ストイキ）に復帰するように減少する。これにともない、同図の時間ｔ２後に示すように、ＥＧＲ通路３１の入口３１ａにおける空燃比Ａ／Ｆも徐々に減少する。
【００３０】
この時点ｔ２における燃焼室１６及び排気通路２１には、図５に示すように、それまで燃料カットを行っていた際の空気（新気）が充填されているが、図３のステップＳ４にて燃料カットの開始と同時にＥＧＲ弁３２を全閉しているので、排気通路２１の新気がＥＧＲ通路３１の入口３１ａから侵入してＥＧＲ通路３１の全てに充填するのを防止することができる。
【００３１】
ステップＳ６の処理と同時に、ステップＳ７にてコントロールユニット５０内のタイマーをセットする。ステップＳ８にてタイマーをカウントし、所定時間が経過したか否かを判断する。ここで設定される所定時間（ＥＧＲ弁３２の駆動許可までの遅延時間）は、図４に示す時間ｔ３−ｔ２であって、時間ｔ３はＥＧＲ通路３１の入口３１ａにおける空燃比Ａ／Ｆが可燃混合比のリーン限界となる時間である。すなわち、ＥＧＲ通路３１の入口３１ａからＥＧＲ通路３１を介して排気ガスを吸気通路１１へ還流しても、燃焼室１６へ供給される空気と燃料との混合ガスが燃焼可能であり、円滑な燃焼制御が実行できる時間ｔ３である。なお厳密には、この所定時間は、燃料カットがリカバーされてからのサイクル数及び燃焼室１６からＥＧＲ通路３１の入口３１ａまでの排気容積に関連し、排気容積は既知（一定）であるので、所定時間とサイクル数との関係を事前の実験又は演算により予めマッピングしておくことができる。
【００３２】
ステップＳ８において所定時間が経過したらステップＳ９へ進み、それまで全閉制御を継続していたＥＧＲ弁３２の駆動を許可し、運転状態に応じたＥＧＲ率で排気ガスの還流を許可する。ステップＳ１０ではコントロールユニット５０内のタイマーをリセットし、次回の制御を待機する。
【００３３】
以上のとおり、燃料カット制御を実行したのち燃料カットのリカバー制御を実行すると、その時点ｔ２における燃焼室１６及び排気通路２１には空気（新気）が充填されることになるが、本例では燃料カットの開始と同時にＥＧＲ弁３２を全閉しているので（図３のステップＳ４）、排気通路２１の新気をＥＧＲ通路３１により吸気通路１１へ還流するのを禁止する。これにより、燃焼室１６における燃焼を安定化することができる。
【００３４】
また、図３のステップＳ８の所定時間が経過すると、図４の時間ｔ３後に示されるように、ＥＧＲ通路３１の入口３１ａにおける空燃比Ａ／Ｆが可燃混合比のリーン限界を超えて所定の値（図示する例では１４．７）に漸近するので、これを、ＥＧＲ通路３１を介して吸気通路１１へ還流すれば、円滑な燃焼制御が実行できる。
【００３５】
上記コントロールユニット５０は、本発明に係る燃料カット検出手段、リカバー検出手段、燃焼ガス検出手段及び制御手段に相当する。
【符号の説明】
【００３６】
１…内燃機関
１１…吸気通路
１２…エアーフィルタ
１３…エアフローメータ
１４…スロットル弁
１５…コレクタ
１６…燃焼室
１７…燃料噴射弁
２１…排気通路
２２，２３…排気浄化触媒
２４…マフラ
３０…排気還流機構
３１…ＥＧＲ通路
３１ａ…ＥＧＲ通路の入口
３１ｂ…ＥＧＲ通路の出口
３２…ＥＧＲ弁
３３…温度センサ
２…アクセルペダル
５０…コントロールユニット
【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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