(57)【要約】【課題】内燃機関の出力低下制御時の過剰排ガス再循環を低減する。【解決手段】排気再循環路１１の流量制御弁１２を開状態として排気路３を流れる排気ガスの一部を吸気路２へ再循環させている状態において、内燃機関１の出力を低下させるにあたり、（１）前記流量制御弁を閉じる動作、（２）前記吸気弁リフト量可変機構のリフト量を小さくする動作、（３）前記スロットル弁の開度を大きくする動作、とを、（１）の動作の開始以降完了前に、（２）の動作及び（３）の動作を同時に実行させ、これにより（１）の動作の完了前において前記流量制御弁の吸気側と排気側との差圧の増大を抑えることで、排気再循環量の低下を助力させ、（２）の動作量及び（３）の動作量の制御により内燃機関の出力を低下させる。【選択図】図２
2012202256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気路と吸気路とを連結する排気再循環路と、前記排気再循環路に設けられた流量制御弁と、燃焼室の吸気弁のリフト量を変化させる吸気弁リフト量可変機構とを備え、スロットル弁より燃焼室側の前記吸気路に前記排気再循環路が接続され、前記スロットル弁及び前記吸気弁リフト量可変機構の動作速度が前記流量制御弁の動作速度を上回る特性を有した内燃機関を制御する制御装置であって、
前記流量制御弁を開状態として前記排気路を流れる排気ガスの一部を前記吸気路へ再循環させている状態において、前記内燃機関の出力を低下させるにあたり、
（１）前記流量制御弁を閉じる動作、
（２）前記吸気弁リフト量可変機構のリフト量を小さくする動作、
（３）前記スロットル弁の開度を大きくする動作、
とを、
（１）の動作の開始以降完了前に、（２）の動作及び（３）の動作を同時に実行させ、これにより（１）の動作の完了前において前記流量制御弁の吸気側と排気側との差圧の増大を抑えることで、排気再循環量の低下を助力させ、
（２）の動作量及び（３）の動作量の制御により内燃機関の出力を低下させる内燃機関の制御装置。
【請求項２】
（１）の動作、（２）の動作及び（３）の動作を同時に開始することを特徴とする請求項１に記載の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、排ガス再循環装置が装備される内燃機関の制御装置に係り、過剰排ガス再循環の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等の内燃機関においては、排ガスに含まれるＮＯｘを低減するために、内燃機関の排気路を流れる排気ガスの一部を該内燃機関の吸気路へ再循環させる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置を備えたものがある。
このＥＧＲ装置は、内燃機関の吸気路と排気路とを連結する排気再循環路（ＥＧＲ路）と、ＥＧＲ路に設けられた流量制御弁（ＥＧＲバルブ）とを有し、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲバルブの閉度を制御して排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を制御するものである。
【０００３】
特許文献１，２にも記載されるように、ＥＧＲ装置を適用する場合、過剰ＥＧＲの低減が一つの課題となっている。
過剰ＥＧＲは、ＥＧＲバルブを開状態として内燃機関の吸気路に排ガスを再循環させている状態において、アクセル操作等に応じてスロットル弁が瞬時に閉じた時に、吸気路内の負圧が急激に大きくなることによって生じる。ＥＧＲバルブを開状態において、吸気路内の負圧が急激に大きくなる時に、これに応じてＥＧＲバルブを迅速に閉じることができればよいが、ＥＧＲバルブが十分に早く応答せず、吸気管への排気ガスの流入量、すなわち、ＥＧＲ量が過剰に多くなり、内燃機関へ規定量以上の排気ガスが流入してしまう。過剰ＥＧＲとなると、燃焼状態が悪化し、失火を起こすおそれも生じる。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、適正に車両駆動トルクを低下させると共に内燃機関の燃焼悪化を抑制可能とすることを目的に、減速トルク発生手段として吸気可変動弁機構を適用し、燃焼悪化抑制手段として電子スロットル装置を適用し、エンジンＥＣＵは、ＥＧＲ弁によりＥＧＲ通路を開放し、排気管の排気ガスの一部をＥＧＲ通路を通して吸気マニホールドに還流している状態で、ドライバから減速要求があったときには、電子スロットル装置を制御してスロットル弁の開度を維持したままで、吸気可変動弁機構により吸気弁の閉止時期及び開放期間を変更する。
特許文献２に記載の発明は、過渡減速時に、ＥＧＲ過剰に起因するドライバビリティの悪化や燃焼悪化などを適切に抑制することを目的に、制御手段は、排気ガスの還流中に内燃機関の回転数及び負荷を減少させる要求があった際において、ＥＧＲ率が所定値以上である場合に、ＥＧＲ率が当該所定値未満となるまで、定常時よりも吸入空気量を増加させる制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭２０１０−３６７８０号公報
【特許文献２】特開平２０１０−１４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に記載の発明にあっては、ドライバからの減速要求に対してエンジンの駆動トルクの低下レスポンスが遅れ、従って車両の減速が遅れることが懸念されるところ、特許文献１，２には、エンジンの駆動トルクの一部を、ハイブリッドシステムにおけるモータジェネレータによる回生に分配することで、車両の駆動トルクをドライバの減速要求に応じて低下させることが記載されている。
【０００７】
しかし、このようなエンジン出力が十分に下がらない代わりに、回生に分配することで車両を減速する方法は、回生システムを搭載しない車両には適用できないという問題がある。
また言い換えれば、過剰ＥＧＲを防ぎたいがために、エンジン出力の回生への分配相当分については、エンジン出力を低下させることが達成できなかったという問題が残されることとなる。
【０００８】
本発明は、排ガス再循環装置が装備された内燃機関の制御装置であって、内燃機関の出力低下制御時の過剰排ガス再循環を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、内燃機関の排気路と吸気路とを連結する排気再循環路と、前記排気再循環路に設けられた流量制御弁と、燃焼室の吸気弁のリフト量を変化させる吸気弁リフト量可変機構とを備え、スロットル弁より燃焼室側の前記吸気路に前記排気再循環路が接続され、前記スロットル弁及び前記吸気弁リフト量可変機構の動作速度が前記流量制御弁の動作速度を上回る特性を有した内燃機関を制御する制御装置であって、
前記流量制御弁を開状態として前記排気路を流れる排気ガスの一部を前記吸気路へ再循環させている状態において、前記内燃機関の出力を低下させるにあたり、
（１）前記流量制御弁を閉じる動作、
（２）前記吸気弁リフト量可変機構のリフト量を小さくする動作、
（３）前記スロットル弁の開度を大きくする動作、
とを、
（１）の動作の開始以降完了前に、（２）の動作及び（３）の動作を同時に実行させ、これにより（１）の動作の完了前において前記流量制御弁の吸気側と排気側との差圧の増大を抑えることで、排気再循環量の低下を助力させ、
（２）の動作量及び（３）の動作量の制御により内燃機関の出力を低下させる内燃機関の制御装置である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、（１）の動作、（２）の動作及び（３）の動作を同時に開始することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
過剰排ガス再循環は、主に、一定の急激なアクセル開度の減少時に、スロットル弁の閉じ動作に同期して排気再循環路の流量制御弁の閉じ動作が十分な応答速度で追随できない場合に生じる。
本発明によれば、ＥＧＲの流量制御弁を閉じる一方で、吸気弁リフト量可変機構のリフト量を小さくする動作、及びスロットル弁の開度を大きくする動作を同時に実行する。ＥＧＲの流量制御弁の吸気側は、スロットル弁より下流で吸気弁より上流に連通しているから、吸気弁リフト量可変機構のリフト量が小さくされ、スロットル弁の開度が大きくされたことで、流量制御弁の吸気側と排気側との差圧の増大を抑えることができる。したがって、流量制御弁の閉じ動作の過渡期において、流量制御弁の絞り作用以上に排気再循環量を低下させることができる。
スロットル弁の開度を大きくしても、吸気弁リフト量可変機構のリフト量を小さくすることで、内燃機関の出力を低下させることができる。
すなわち、本発明によれば、排気再循環量の抑制制御を行うと同時に、吸気弁リフト量可変機構のリフト量の減少量及びスロットル弁の開度の増大量を制御して、内燃機関の出力を所望のレベルに低下させることできる。
以上のようにして本発明は、内燃機関の出力低下制御時の過剰排ガス再循環を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関及び制御装置の構成模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置によって内燃機関の出力低下制御を実行した場合の各パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１４】
図１に車両に搭載される本実施形態の内燃機関とその制御装置が示される。
燃焼室を備えた内燃機関本体１に対して吸気路２、排気路３が接続される。吸気路２にはスロットル弁５が設置されている。
さらに本内燃機関は、排気路３と吸気路２とを連結する排気再循環路１１と、排気再循環路１１に設けられた流量制御弁１２と、燃焼室の吸気弁のリフト量を変化させる吸気弁リフト量可変機構１３とを備える。
排気再循環路１１は、スロットル弁５より燃焼室側の吸気路に接続されている。
制御装置（ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット(Engine Control Unit)））２０は、内燃機関の運転状態に応じて流量制御弁１２の開度を制御して排気ガスの再循環流量を制御し、排気路３を流れる排気ガスの一部を吸気路２へ再循環させる。
【００１５】
スロットル弁５及び吸気弁リフト量可変機構１３は車両の走行状態に応じてＥＣＵ２０により制御される。このとき、スロットル弁５及び吸気弁リフト量可変機構１３の動作速度は、ＥＧＲの流量制御弁１２の動作速度を上回る特性を持って制御される。
【００１６】
ＥＣＵ２０は、ドライバによって操作される操作手段３０からのアクセル開度信号に従って内燃機関の出力を制御する。ここで、アクセル開度信号が出力の低下を示す場合、ＥＣＵ２０は内燃機関の出力を低下させる。その制御として状況により以下の制御Ａ，Ｂを選択して実行する。
制御Ａとして、ＥＣＵ２０は、スロットル弁５をアクセル開度信号に従った開度に低下させるとともに、内燃機関の出力低下に応じた目標の排気ガス再循環流量に相当する開度まで流量制御弁１２の開度を低下させる。
しかし、ＥＣＵ２０は、出力低下制御前のＥＧＲ率が高く、操作手段３０からのアクセル開度信号に係る単位時間当たりのアクセル開度変位が大きい場合に、流量制御弁１２の動作速度では、目標の時点での目標の排気ガス再循環流量の達成率が低いと判断する場合には、以下の制御Ｂを実行する。
【００１７】
制御Ａでは、スロットル弁５を閉じたが、スロットル弁５が急激に閉じると、流量制御弁１２が目標の開度まで絞り切る前に、流量制御弁１２の吸気側の圧力が低下して、過剰に排ガスがスロットル弁５下流の吸気路２に吸引されてしまうことがある。
流量制御弁１２の動作速度によって、このような過剰排ガス再循環が防げる場合には制御Ａを、過剰排ガス再循環を十分に防げず、制御Ｂが有効である場合はこれを実行する。
制御Ｂでは、流量制御弁１２の閉じ動作の過渡期においてスロットル弁５の開度を一時的に大きくする。これと同時に、吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量を小さくする。これにより、流量制御弁１２の吸気側の圧力低下を抑え、過剰排ガス再循環を抑制するものである。
すなわち、制御Ｂでは、（１）流量制御弁１２を閉じる動作、（２）吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量を小さくする動作、（３）スロットル弁５の開度を大きくする動作、とを、（１）の動作の開始以降完了前（過渡期）に、（２）の動作及び（３）の動作を同時に実行させ、これにより（１）の動作の完了前において流量制御弁１２の吸気側と排気側との差圧の増大を抑えることで、排気再循環量の低下を助力させる。また、（２）の動作量及び（３）の動作量の制御により内燃機関の出力を低下させる。
【００１８】
図２の破線のグラフは、制御Ａを実行して流量制御弁１２の閉じ動作の過渡期において、過剰排ガス再循環が生じた場合の変遷を示す。但し、図２(c)に関しては、制御Ａ，Ｂで始終共通である。
制御Ａでは、スロットル弁５の開度と、流量制御弁１２の開度とを低下させる。吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量は一定に保持される。スロットル弁５の開度と、流量制御弁１２の開度とは同時に低下し始めるが、スロットル弁５が先に目標の開度に達し、流量制御弁１２が目標の開度に達するのはそれより長期間を要している。スロットル弁５が目標の開度に達した時点では、流量制御弁１２が目標の開度まで下がっておらず、スロットル弁５の開度が下がったことに反応してＥＧＲ率が一時的に上昇する。これは、吸気圧が急激に低下したために、排気再循環路１１から十分に開度が低下していない流量制御弁１２を通過して排気ガスが過剰に流入したためである。その後、流量制御弁１２が目標の開度まで低下するに従って、一時的に上昇したＥＧＲ率が低下していく。
【００１９】
一方、図２の実線のグラフは、制御Ｂを実行して流量制御弁１２の閉じ動作の過渡期において、過剰排ガス再循環を抑制した場合の変遷を示す。
制御Ｂでは、流量制御弁１２を閉じ、流量制御弁１２の閉じ動作の過渡期においてスロットル弁５の開度を一時的に大きくする。これと同時に、吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量を小さくする。スロットル弁５の開度と、吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量と、流量制御弁１２の開度とは同時に変化し始めるが、スロットル弁５及び吸気弁リフト量可変機構１３が先に一時的な極値に達し、流量制御弁１２が目標の開度に達するのはそれより長期間を要している。スロットル弁５及び吸気弁リフト量可変機構１３が一時的な極値に達した時点では、流量制御弁１２が目標の開度まで下がっていない。しかし、スロットル弁５の開度や吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量の一時的な変化に反応することなく、ＥＧＲ率は単調に減少する。これは、吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量が低下し、スロットル弁５の開度が上昇したことによって、吸気圧の低下が抑えられたために、排気再循環路１１から十分に開度が低下していない流量制御弁１２を通過して排気ガスが過剰に流入することが抑えられたためである。その後、流量制御弁１２の開度が低下するのを待って、スロットル弁５の開度及び吸気弁リフト量可変機構１３のリフト量を元の状態又は、出力低下後の定常状態の量に制御する。
【００２０】
以上のように、直前の運転状態や要求される出力低下処理によって、制御Ｂを適用することにより、高応答性をもって出力低下制御と排ガス再循環量の制御を実行することができる。
制御Ａの場合には、図２(d)の破線で示すようにＥＧＲ率が跳ね上がり過剰排ガス再循環が発生することがあり、これにより燃焼状態の悪化や失火のおそれが生じる。
このような過剰排ガス再循環を制御Ａのみで抑制する一つの方法として、ＥＧＲの流量制御弁１２の開度が低下するのを待ってスロットル弁５を絞り始めることが考えられるが、これによると内燃機関の出力低下要求操作に対して出力低下処理のレスポンスが遅れることとなり好ましくない。
これに対し本発明による制御Ｂを適用した場合には、過剰排ガス再循環を抑制しつつ、内燃機関の出力低下要求操作に対して吸気弁リフト量の低減処理を迅速に実行することでレスポンス良く出力低下処理を遂行することができる。
【００２１】
また、上記の過剰排ガス再循環を制御Ａのみで抑制する他の一つの方法として、ＥＧＲの流量制御弁１２の目標の開度を、出力低下処理完了後の理想的な目標値よりも低く設定し、スロットル減に反応したＥＧＲ率が跳ね上がりピークを幾分か低く抑えることが考えられる。しかし、この場合、出力低下処理完了後のＥＧＲ率が理想的な目標値よりも低くなってしまい、排気ガス再循環を利用した効率的な燃焼状態ではなく、燃費が低下するおそれがある。
これに対し本発明による制御Ｂを適用した場合には、ＥＧＲの流量制御弁１２の目標の開度を、出力低下処理完了後の理想的なＥＧＲ率に対応した目標値に設定することができるため、排気ガス再循環を利用した効率的な燃焼状態を達成でき、燃費が向上する。
【符号の説明】
【００２２】
１     内燃機関本体
２     吸気路
３     排気路
５     スロットル弁
１１   排気再循環路
１２   流量制御弁
１３   吸気弁リフト量可変機構
【図１】
2012202256.tif 000003
【図２】
2012202256.tif 000004