(57)【要約】      （修正有）【課題】加減速時にＥＧＲ率の制御の遅れにより燃焼が不安定化する問題を回避する。【解決手段】排気通路３に設けられたタービン５と、前記タービン５により駆動される吸気通路２のコンプレッサ６とを備えたターボチャージャ付き内燃機関に、吸気通路２における前記コンプレッサ６上流に設けた吸気絞り弁８と、吸気通路２のサージタンク１１又はサージタンク１１より上流と排気通路３の前記タービン５下流とをバイパスするバイパス排出路４２ａと、前記バイパス排出路４２ａを開閉する開閉弁４２ｂと、吸気通路２における前記コンプレッサ６上流でかつ前記吸気絞り弁８下流に排気ガスの一部を還流させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置２５）とを具備する構成を採用する。【選択図】図１
2012067609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと、
前記タービンにより駆動される吸気通路のコンプレッサとを備えたターボチャージャ付き内燃機関において、
吸気通路における前記コンプレッサ上流に設けた吸気絞り弁と、
吸気通路のサージタンク又はサージタンクより上流と排気通路の前記タービン下流とをバイパスするバイパス排出路と、
前記バイパス排出路を開閉する開閉弁と、
前記開閉弁を制御する制御装置と、
吸気通路における前記コンプレッサ上流でかつ前記吸気絞り弁下流に排気ガスの一部を還流させる排気ガス再循環装置と
を具備することを特徴とするターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項２】
前記バイパス排出路をスロットルバルブより下流に接続し、
前記制御装置が、サージタンク内が正圧である場合にのみ開閉弁を開弁する制御を行う請求項１記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項３】
前記バイパス排出路をスロットルバルブより上流に接続し、
前記制御装置が、サージタンク内が負圧である場合に開閉弁を開弁する制御を行う請求項１記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置が、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされた場合に開閉弁を開弁する制御を行う請求項１、２又は３記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項５】
前記バイパス排出路を排気通路における触媒より上流に接続している請求項１，２、３又は４記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【請求項６】
前記バイパス排出路を排気通路における排気ガス再循環装置の取出口より下流に接続している請求項１，２、３又は４記載のターボチャージャ付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス再循環装置を備えたターボチャージャ付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内の燃焼温度を低下させ、以て有害物質であるＮＯxの排出量を削減する排気ガス
再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が知られている。ＥＧＲ装置は、燃焼により発生した排気ガスの一部を吸気に混入するものである。
【０００３】
気筒から排出された直後の高温高圧の排気ガスを吸気通路に還流する高圧ループ式ＥＧＲに対し、排気ターボ過給機のタービン及び排気ガス浄化用の触媒を通過した低温低圧の排気ガスを吸気通路に還流する低圧ループ式ＥＧＲ（例えば、下記特許文献１を参照）は、大量のＥＧＲガスを吸気に混入でき、より有効に燃費の向上を図ることができる点で有利である。
【０００４】
ところで、低圧ループ式ＥＧＲを採用する場合、排気ガスは吸気通路におけるコンプレッサの上流に還流される。これは、ＥＧＲ通路と吸気通路との合流点をコンプレッサの下流に設定した場合、特にコンプレッサの作動中は排気ガスが吸気通路に還流されなくなるからである。従って、要求されるＥＧＲ率が低下した際にＥＧＲ弁を全閉状態とする制御を行ったとしても、低圧ループ式ＥＧＲを採用する場合には、高圧ループ式ＥＧＲを採用する場合と比較して、吸気通路中に多量のＥＧＲガスが残留する。すなわち、ＥＧＲ弁を全閉状態としても、この残留ＥＧＲガスが吸気に混交することにより、ＥＧＲ率の低下が遅れてしまう。結果、気筒に充填される吸気のＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率と比較して過剰となり、失火や燃焼不安定状態を引き起こすおそれがあった。失火や燃焼不安定状態はトルクショックや排ガス中の炭化水素量の増加の要因となるので、発生を抑制する必要がある。
【０００５】
そこで、従来の低圧ループ式ＥＧＲを使用する場合には、ＥＧＲ率の上限を低く設定することにより失火や燃焼不安定状態の発生を予防するようにしていた。ところが、ＥＧＲ率の上限を低く設定すると、上述したような低圧ループ式ＥＧＲ制御を行うことによる効果、すなわち大量のＥＧＲガスを吸気に混入することにより燃費の向上を図ることができるという効果を好適に得ることができないという新たな問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２４８７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、加減速時にＥＧＲ率の制御の遅れにより燃焼が不安定化する問題を回避することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係るターボチャージャ付き内燃機関は、排気通路に設けられたタービンと、前記タービンにより駆動される吸気通路のコンプレッサとを備えたターボチャージャ付き内燃機関において、吸気通路における前記コンプレッサ上流に設けた吸気絞り弁と、吸気通路のサージタンク又はサージタンクより上流と排気通路の前記タービン下流とをバイパスするバイパス排出路と、前記バイパス排出路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を制御する制御装置と、吸気通路における前記コンプレッサ上流でかつ前記吸気絞り弁下流に排気ガスの一部を還流させる排気ガス再循環装置とを具備することを特徴とする。
【０００９】
このような構成のものであれば、ＥＧＲ制御を終了した直後において、開閉弁を開弁し排出通路を経て吸気通路中のＥＧＲガスを含む空気の一部をシリンダを経ることなく排気通路に排出させることによりシリンダに導入される混合気中のＥＧＲ濃度を低下させることができる。従って、上述したようなＥＧＲ通路の内部にある程度の量のＥＧＲガスが残留することによる不具合の発生を抑制することができる。
【００１０】
また、前記バイパス排出路をスロットルバルブより下流に接続し、前記制御装置が、サージタンク内が正圧である場合にのみ開閉弁を開弁する制御を行うものであれば、過給域において吸気通路中のＥＧＲガスを含む空気の一部をシリンダを経ることなく排気通路に排出させるようにしつつ、サージタンク内が負圧である場合に開閉弁を開弁することにより排気ガスがサージタンク内へ逆流する不具合の発生を抑制することができる。
【００１１】
一方、前記バイパス排出路をスロットルバルブより上流に接続し、前記制御装置が、サージタンク内が負圧である場合に開閉弁を開弁する制御を行うものであれば、非過給域において吸気通路中のＥＧＲガスを含む空気の一部をシリンダを経ることなく排気通路に排出させることができる。
【００１２】
さらに、前記制御装置が、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされた場合に開閉弁を開弁する制御を行うものであれば、特に、緩やかな加速を行う際や、燃料カットが行われない程度に緩やかな減速を行う際に開閉弁を開弁することによる効果を好適に得ることができる。
【００１３】
加えて、連続可変バルブタイミング機構を利用して吸気弁の開弁タイミングと排気弁の開弁タイミングとをオーバーラップさせることによる内部ＥＧＲ制御を実施する場合に好適な態様として、前記バイパス排出路を排気通路における触媒より上流に接続しているものが挙げられる。このようなものであれば、前記オーバーラップに伴い吸気通路に逆流した混合気がバイパス排出路に導入された場合であっても、このバイパス排出路を排気通路における触媒より上流に接続していることにより、触媒による浄化を行うことができる。
【００１４】
一方、ＥＧＲ率の算定をより正確に行う必要がある場合に好適な態様として、前記バイパス排出路を排気通路における排気ガス再循環装置の取出口より下流に接続しているものが挙げられる。バイパス排出路を通過したガスのＥＧＲ率の算出は困難であるが、このようなものであれば、バイパス排出路を通過したガスが排気ガス再循環装置に導入されないからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、加減速時にＥＧＲ率の制御の遅れにより燃焼が不安定化する問題を回避することができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【図２】同実施形態の電子制御装置の概略構成説明図。
【図３】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第二実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【図５】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図７】本発明の第三実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【図８】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の第四実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【図１０】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第五実施形態に係るエンジンの概略構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に構成を概略的に示した内燃機関であるエンジン１００は、２つのシリンダ１を有するもので、各シリンダ１に吸入空気を供給するための吸気通路２と、排気ガスを排出するための排気通路３と、排気通路３上に配設されたタービン５及び吸気通路２上に配設されたコンプレッサ６を有するターボチャージャ４とを少なくとも具備してなるものである。前記吸気通路２には、エアクリーナ７、吸気絞り弁８、コンプレッサ６、インタークーラ９、及び電子制御式スロットルバルブ（以下、スロットルバルブ１０と称する）を上流からこの順で配設している。また、本実施形態では、スロットルバルブ１０とシリンダ１との間にサージタンク１１を設けている。前記スロットルバルブ１０は、図示しないアクセルペダルの操作量に応じて開閉する。そして、図示しない燃料タンク内に発生した燃料蒸発ガスはキャニスタ１３に吸着され、エンジン１００が始動された後にパージバキュームスイッチングバルブ１４（パージＶＳＶ）を介して吸気通路２に導入されるように構成してある。
【００１９】
前記各シリンダ１には、点火プラグ１５及び燃料噴射弁１６を配設している。前記燃料噴射弁１６は、デリバリパイプ１７を介して高圧燃料ポンプ１８に接続している。
【００２０】
前記排気通路３上には、タービン５、三元触媒２０、及び図示しない排気マフラを上流からこの順で配設している。三元触媒２０より上流側には、三元触媒２０の上流側における空燃比または酸素濃度に応じた出力信号を電子制御装置（以下ＥＣＵ３３と称する）に出力する空燃比センサ２１を設けている。一方、三元触媒２０より下流側には、三元触媒２０中の酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ３３に出力するリアＯ2センサ２２を設けている。
【００２１】
前記ターボチャージャ４は、この分野でよく知られたものを使用することができるもので、過給圧を制御するために、タービン５の上流と下流とを連通可能にする排気排出通路２３ａを備え、その排気排出通路２３ａを開閉するウェイストゲート弁２３ｂを備えている。このウェイストゲート弁２３ｂは、低速走行時にはより多くの排気ガスをタービン５に導くことにより、より多くの新気をシリンダ１内に過給するようにすべく閉じられ、中高速走行時には過過給によるノッキングの発生を防ぐべく開かれる。また、ターボチャージャ４のコンプレッサ６側においては、コンプレッサ６を迂回する過給圧迂回機構２４が設けてある。この過給圧迂回機構２４は、コンプレッサ６の上流と下流とを連通可能にする吸気排出通路２４ａと、その吸気排出通路２４ａを開閉する吸気バイパス弁たるＡＢＶ２４ｂ（エアバイパスバルブ）とを備えている。減速時には、過給圧を下げるようにしている。
【００２２】
また、本実施形態では、エアクリーナ７を介して吸気通路２に流入する新気に排気ガスを混合するためのＥＧＲ装置２５を、吸気通路２と排気通路３との間に連通させて設けている。すなわち、ＥＧＲ装置２５は、吸気通路２と排気通路３とが選択的に連通される排気ガス再循環管路（以下、ＥＧＲ管路２６と称する）と、そのＥＧＲ管路２６に設けられてＥＧＲ管路２６を通過するか、または再循環させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量を制御する排気ガス再循環制御弁（以下、ＥＧＲ弁２７と称する）と、このＥＧＲ弁２７の上流に設けられＥＧＲガスを水冷するＥＧＲクーラ２８とを備えて構成される。ＥＧＲ管路２６は、排気通路３の三元触媒２０より下流の部位と、吸気通路２の吸気絞り弁８より下流でコンプレッサ６より上流の部位とを連通する。すなわち、このＥＧＲ装置２５は、ＬＰＬ式のものである。ＥＧＲ弁２７は、ＥＣＵ３３により制御されている。
【００２３】
さらに本実施形態では、連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴ２９と称する）を具備する。このＶＶＴ２９は、図示しないクランクシャフトの回転に対して排気弁を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気弁のバルブタイミングを変化させて、排気弁のバルブタイミングと吸気弁のバルブタイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができる。ＶＶＴ２９の制御は、ＥＣＵ３３により行う。
【００２４】
加えて、本実施形態では、エンジン１００のクランクケース内のクランク室及びシリンダヘッドカバー内のカム室で発生するブローバイガスを吸気通路２に送り出すためのブローバイガス還流装置３０も備えている。このブローバイガス還流装置３０は、ＰＣＶ通路３１と、ブローバイ通路３２とを要素とする。ＰＣＶ通路３１は、クランクケース内のクランク室を、吸気通路２に連通せしめる。本実施形態では、ＰＣＶ通路３１の一端を、吸気通路２のスロットルバルブ１０より下流の部位に接続している。ブローバイ通路３２は、シリンダヘッドカバー内のカム室を、吸気通路２に連通せしめる。図示はしないが、カム室は、内部通路を介してクランク室と繋がっており、相互にブローバイガスや新気を行き来させることができる。本実施形態では、ブローバイ通路３２の一端を、吸気通路２におけるコンプレッサ６の上流側、より正確には吸気絞り弁８の上流側の所定箇所に接続している。
【００２５】
その上で、本実施形態では、吸気通路２のサージタンク１１と排気通路３の前記タービン下流とを連通するバイパス排出路４２ａ、及びこのバイパス排出路４２ａ中に設けてなる開閉弁４２ｂを有するバイパス機構４２を配設している。前記開閉弁４２ｂは、全閉状態と全開状態との間で開度を連続的に変更可能な弁である。
【００２６】
ＥＣＵ３３は、図２に概略的に示すように、ＣＰＵ３３ａ、ＲＡＭ３３ｂ、ＲＯＭ３３ｃ、フラッシュメモリ３３ｄ、Ｉ／Ｏインタフェース３３ｅ等を包有するマイクロコンピュータシステムである。Ｉ／Ｏインタフェース３３ｅには、空気流量を検出するためのエアフローメータ３４から出力される空気流量信号ａ、車速を検出する車速センサ３５から出力される車速信号ｂ、エンジン回転数を検出する回転数センサ３６から出力される回転数信号ｃ、スロットルバルブ開度を検出するスロットルポジションセンサ３７から出力されるスロットル開度信号ｄ、吸気通路２内、より具体的にはサージタンク１１内の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサ３８から出力される吸気圧信号ｅ、吸気通路２内の吸気温を検出する吸気温センサ３９から出力される吸気温信号ｆ、冷却水温を検出する水温センサ４０から出力される水温信号ｇ、燃圧を検出する燃圧センサ４１から出力される燃圧信号ｈ、空燃比センサ２１から出力される空燃比信号ｉ、リアＯ2センサ２２から出力される電圧信号ｊ等が入力される。また、Ｉ／Ｏインタフェース３３ｅからは、燃料噴射弁１６に対して燃料噴射信号ｐ、点火プラグ１５（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｑ、開閉弁４２ｂに対して開閉タイミング信号ｒ等を出力する。
【００２７】
各種制御用のプログラムは、ＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ３３ｂに読み込まれＣＰＵ３３ａによって解読される。ＣＰＵ３３ａは、エンジン１００の運転制御に必要な各種信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊをＩ／Ｏインタフェース３３ｅを介して取得し、それら信号が示す情報に基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、開閉弁時期、ＥＧＲ弁２５ｂの開度等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｐ，ｑ，ｒをＩ／Ｏインタフェース３３ｅを介して印加する。
【００２８】
しかして本実施形態では、ＥＣＵ３３は、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件を満たした場合に開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。
【００２９】
具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り（加速又は減速が行われていて）、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を下回る（加速又は減速が緩やかである）とともに、サージタンク１１内が正圧である場合に、開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。また、運転状態に急変があった場合、具体的には燃料カットが開始された場合又はアクセル操作量の増加があった場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う。なお、前記第２の閾値は、急加速に伴い過給圧が十分大きくなり供給される新気の量が吸気通路中のＥＧＲガスと比較して十分大きくなる程度の値、又は燃料カットが行われる程度の急減速を示す程度の値のうちより大きな値を実験に基づき決定して採用している。
【００３０】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ３３がプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。
【００３１】
まず、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされているか否かを判定する（Ｓ１）。具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回っていて、かつ第２の閾値を下回っているか否かを判定する。所定の加減速条件が満たされている場合は、次いで、サージタンク１１内が正圧であるか否かを判定する（Ｓ２）。さらに、サージタンク１１内が正圧である場合には、エンジン回転数及び吸気圧をパラメータとして開閉弁４２ｂの開度θを決定し（Ｓ３）、次いでアクセル操作量の時間微分値をパラメータとして開閉弁４２ｂの開弁時間ｔを決定する（Ｓ４）。それから、開閉弁４２ｂを開弁し（Ｓ５）、開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過しているか否かを判定する（Ｓ６）。開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過していない場合には、続いて、運転状態の急変が有ったか否か、具体的には燃料カットが開始されたかあるいはアクセル操作量の増加があったか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、運転状態の急変がなかった場合には、引き続き開閉弁４２ｂを開弁する（Ｓ５）。一方、開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過した場合、又は運転状態の急変が有った場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ８）。また、運転状態が所定の加減速条件を満たしていない場合及びサージタンクが正圧である場合にも、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ８）。ここで開閉弁４２ｂの開度θの決定は、代表的なエンジン回転数及び吸気圧と、対応する開閉弁４２ｂの開度θとを関連付けて記憶したＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに記憶した開度マップを参照して補間計算により行うようにしている。また、開閉弁４２ｂの開弁時間ｔの決定は、代表的なアクセル操作量の時間微分値と、対応する開閉弁４２ｂの開弁時間ｔとを関連付けて記憶したＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに記憶した開弁時間マップを参照して補間計算により行うようにしている。
【００３２】
また、ＥＣＵ３３は、前記時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回ることが検出された場合に、ＥＧＲ弁２７を全閉状態とする制御を上述した制御と並行して行う。
【００３３】
このような制御を行うと、緩やかな加減速が行われる際には、ＥＧＲ弁２７を全閉状態としつつ、開閉弁４２ｂを開弁することにより排気通路３中のＥＧＲガスを含む空気の一部をシリンダ１を経ることなくバイパス排出路４２ａを経て排気通路３に排出させることによりシリンダ１に導入される混合気中のＥＧＲ濃度を低下させることができる。従って、ＥＧＲ通路及び吸気通路２の内部に多量のＥＧＲガスが残留することによる不具合、すなわち失火や燃焼不安定状態の発生を抑制することができる。そして、このことにより、ＥＧＲ率の上限を高く設定して多量のＥＧＲガスをシリンダ内に導入することができるようになるので、ポンピングロス低下による燃費の向上を効果的に得ることができる。
【００３４】
また、ＥＣＵ３３が、運転状態が所定の加減速条件を満たした場合に開閉弁４２ｂを開弁する制御を行うので、特に、ターボチャージャによる過給が十分行われない程度に緩やかな加速を行う際や、燃料カットが行われない程度に緩やかな減速を行う際に新気バイパス弁を開弁することによる効果を好適に得ることができる。
【００３５】
さらに、ＥＣＵ３３が、サージタンク１１内が正圧である場合にのみ開閉弁４２ｂを開弁する制御を行うので、サージタンク１１内が負圧である場合に開閉弁４２ｂを開弁することによりＥＧＲガスがサージタンク１１上流へ逆流する不具合の発生を抑制することができる。
【００３６】
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
図４に構成を概略的に示した内燃機関であるエンジン２００は、以下に述べる点を除き、上述した第一実施形態に係るエンジン１００と同様の構成を有する。なお、上述した第一実施形態に係るものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。
【００３８】
本実施形態では、吸気絞り弁８より上流側の部位とスロットルバルブ１０より下流側の部位に一端を接続した新気バイパス通路１２を配設している。前記新気バイパス通路１２の他端には、三方弁４３を設けている。この三方弁４３は、前記新気バイパス通路１２と前記サージタンク１１とを連通しサージタンク１１とバイパス排出路４２ａとを遮断する第一の状態と、前記新気バイパス通路１２と前記サージタンク１１とを遮断しサージタンク１１とバイパス排出路４２ａとを連通する第二の状態とを選択的にとることができる弁である。なお、前記三方弁４３が第一の状態をとる際に、前記新気バイパス通路１２、前記開閉弁４２ｂ、及び前記バイパス排出路４２ａのうち三方弁４３よりも下流側の部分は、新気を吸気絞り弁８より上流側の部位からサージタンク１１内に導入することが可能な新気バイパス機構として機能する。
【００３９】
また、本実施形態においては、ＥＣＵ３３のＩ／Ｏインタフェース３３ｅからは、第一実施形態の説明において述べた燃料噴射信号ｐ、点火信号ｑ及び開閉タイミング信号ｒ等に加えて、図示はしないが、三方弁４３に対して状態切替信号ｓを出力する。
【００４０】
各種制御用のプログラムは、ＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ３３ｂに読み込まれＣＰＵ３３ａによって解読される。ＣＰＵ３３ａは、エンジン１００の運転制御に必要な各種信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊをＩ／Ｏインタフェース３３ｅを介して取得し、それら信号が示す情報に基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期、開閉弁時期、ＥＧＲ弁２５ｂの開度等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｐ，ｑ，ｒ，ｓをＩ／Ｏインタフェース３３ｅを介して印加する。
【００４１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ３３は、以下に述べる制御を行う。
【００４２】
すなわち、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされた場合に開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。
【００４３】
具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り（加速又は減速が行われていて）、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を下回る（加速又は減速が緩やかである）とともに、サージタンク１１内が負圧である場合には、三方弁４３を第一の状態として前記新気バイパス通路１２と前記サージタンク１１とを連通し、開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。また、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回るとともに、サージタンク１１内が正圧である場合には、三方弁４３を第二の状態としてサージタンク１１とバイパス排出路４２ａとを連通し、開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。また、運転状態に急変があった場合、具体的には燃料カットが開始された場合又はアクセル操作量の増加があった場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う。なお、第２の閾値は、上述した第一実施形態におけるものと同様の値に設定している。
【００４４】
以下、図５及び図６に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ３３がプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。
【００４５】
まず、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされているか否かを判定する（Ｓ１０１）。具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回っていて、かつ第２の閾値を下回っているか否かを判定する。運転状態が所定の加減速条件を満たしている場合は、次いで、サージタンク１１内が負圧であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。サージタンク１１内が負圧である場合には、三方弁４３を第一の状態とする（Ｓ１０３）。一方、サージタンク１１内が正圧である場合には、三方弁４３を第二の状態とする（Ｓ１０４）。その後、エンジン回転数及び吸気圧をパラメータとして開閉弁４２ｂの開度θを決定し（Ｓ１０５）、次いでアクセル操作量の時間微分値をパラメータとして開閉弁４２ｂの開弁時間ｔを決定する（Ｓ１０６）。それから、開閉弁４２ｂを開弁し（Ｓ１０７）、開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過しているか否かを判定する（Ｓ１０８）。開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過していない場合には、続いて、運転状態の急変が有ったか否か、具体的には燃料カットが開始されたかあるいはアクセル操作量の増加があったか否かを判定する（Ｓ１０９）。ここで、運転状態の急変がなかった場合には、引き続き開閉弁４２ｂを開弁する（Ｓ１０７）。一方、開閉弁４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過した場合、又は運転状態の急変が有った場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ１１０）。また、運転状態が所定の加減速条件を満たしていない場合にも、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ１１０）。ここで開閉弁４２ｂの開度θの決定は、代表的なエンジン回転数及び吸気圧と、対応する開閉弁４２ｂの開度θとを関連付けて記憶したＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに記憶した開度マップを参照して補間計算により行うようにしている。また、開閉弁４２ｂの開弁時間ｔの決定は、代表的なアクセル操作量の時間微分値と、対応する開閉弁４２ｂの開弁時間ｔとを関連付けて記憶したＲＯＭ３３ｃ又はフラッシュメモリ３３ｄに記憶した開弁時間マップを参照して補間計算により行うようにしている。
【００４６】
また、ＥＣＵ３３は、前記時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回ることが検出された場合に、ＥＧＲ弁２７を全閉状態とする制御を上述した制御と並行して行う。
【００４７】
このような制御を行うと、緩やかな加減速が行われ、サージタンク１１内が負圧である際には、ＥＧＲ弁２７を全閉状態としつつ、新気バイパス弁１２ｂを開弁して新気をサージタンク１１内に導入するので、シリンダ１に導入される混合気中のＥＧＲ濃度を低下させることができる。また、緩やかな加減速が行われ、サージタンク１１内が正圧となった際には、上述した第一実施形態における場合と同様に、開閉弁４２ｂを開弁することにより排気通路３中のＥＧＲガスを含む空気の一部をシリンダ１を経ることなくバイパス排出路４２ａを経て排気通路３に排出させることによりシリンダ１に導入される混合気中のＥＧＲ濃度を低下させることができる。従って、ＥＧＲ通路及び吸気通路２の内部に多量のＥＧＲガスが残留することによる不具合、すなわち失火や燃焼不安定状態の発生をさらに効果的に抑制することができる。そして、このことにより、ＥＧＲ率の上限を高く設定して多量のＥＧＲガスをシリンダ内に導入することができるようになるので、ポンピングロス低下による燃費の向上を効果的に得ることができる。
【００４８】
次に、本発明の第三実施形態について図面を参照して説明する。
【００４９】
図７に構成を概略的に示した内燃機関であるエンジン３００は、以下に述べる点を除き、上述した第一実施形態に係るエンジン１００と同様の構成を有する。なお、上述した第一実施形態に係るものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。
【００５０】
本実施形態では、第一実施形態に係るバイパス機構４２に替えて、以下に述べるようなバイパス機構Ｂ４２を設けている。このバイパス機構Ｂ４２は、吸気通路２のスロットルバルブ１０より上流と排気通路３の前記タービン５より下流とを連通するバイパス排出路Ｂ４２ａ、及びこのバイパス排出路Ｂ４２ａ中に設けてなる開閉弁Ｂ４２ｂを有する。
【００５１】
また、本実施形態では、ＥＣＵ３３は、上述した第一実施形態に係るものと略同様の構成を有する。但し、開閉タイミング信号ｒは、本実施形態の開閉弁Ｂ４２ｂに対して出力するようにしている。
【００５２】
しかして本実施形態では、ＥＣＵ３３は、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされた場合に開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行う。
【００５３】
具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り（加速又は減速が行われていて）、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を下回る（加速又は減速が緩やかである）とともに、サージタンク１１内が負圧である場合に、開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行う。なお、前記第１及び第２の閾値は、上述した第一実施形態と同様のものである。また、運転状態に急変があった場合、具体的には燃料カットが開始された場合又はアクセル操作量の増加があった場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う。
【００５４】
以下、図８に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ３３がプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。
【００５５】
まず、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされているか否かを判定する（Ｓ２０１）。具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回っていて、かつ第２の閾値を下回っているか否かを判定する。運転状態が所定の加減速条件を満たしている場合は、次いで、サージタンクが負圧であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。さらに、サージタンクが負圧である場合には、エンジン回転数及び吸気圧をパラメータとして開閉弁Ｂ４２ｂの開度θを決定し（Ｓ２０３）、次いでアクセル操作量の時間微分値をパラメータとして開閉弁Ｂ４２ｂの開弁時間ｔを決定する（Ｓ２０４）。それから、開閉弁Ｂ４２ｂを開弁し（Ｓ２０５）、開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過していない場合には、続いて、運転状態の急変が有ったか否か、具体的には燃料カットが開始されたかあるいはアクセル操作量の増加があったか否かを判定する（Ｓ２０７）。ここで、運転状態の急変がなかった場合には、引き続き開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する（Ｓ２０５）。一方、開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過した場合、又は運転状態の急変が有った場合には、開閉弁Ｂ４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ２０８）。また、運転状態が所定の加減速条件を満たしていない場合及びサージタンクが正圧である場合にも、開閉弁Ｂ４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ２０８）。
【００５６】
また、ＥＣＵ３３は、前記時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回ることが検出された場合に、ＥＧＲ弁２７を全閉状態とする制御を上述した制御と並行して行う。
【００５７】
このような制御を行うことによっても、第一実施形態における主要な効果、すなわち、ＥＧＲ通路及び吸気通路２の内部に多量のＥＧＲガスが残留することによる失火や燃焼不安定状態の発生を抑制することができ、ＥＧＲ率の上限を高く設定することができるようになることにより燃費の向上を効果的に得ることができるという効果、及び緩やかな加速を行う際や、燃料カットが行われない程度に緩やかな減速を行う際に新気バイパス弁を開弁することによる効果を好適に得ることができるという効果を得ることができる。
【００５８】
さらに、ＥＣＵ３３が、サージタンク１１内が負圧である場合に開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行うので、ターボチャージャ４が作動する過給域に達する以前であっても吸気通路２に残留するＥＧＲガスを含む空気を排気通路３に排出できる。
【００５９】
次に、本発明の第四実施形態について図面を参照して説明する。
【００６０】
図９に構成を概略的に示した内燃機関であるエンジン４００は、以下に述べる点を除き、上述した第三実施形態に係るエンジン３００と同様の構成を有する。なお、上述した第一実施形態及び第三実施形態に係るものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。
【００６１】
本実施形態に係るバイパス機構Ｂ４２は、以下に述べるような構成を有する。このバイパス機構Ｂ４２は、吸気通路２のサージタンク１１と排気通路３の前記タービン５より下流とを連通する第一のバイパス排出路Ｂ４２ａ、吸気通路２のスロットルバルブ１０より上流と前記第一のバイパス排出路Ｂ４２ａとを連通する第二のバイパス排出路Ｂ４２ｃ、これら第一及び第二のバイパス排出路Ｂ４２ａ、Ｂ４２ａの合流箇所に設けてなる三方弁Ｂ４３、及び前記第一のバイパス排出路Ｂ４２ａの三方弁Ｂ４３より下流側に設けてなり前記第一及び第二のバイパス排出路Ｂ４２ａ、Ｂ４２ｃを開閉する開閉弁Ｂ４２ｂを有する。前記三方弁Ｂ４３は、サージタンク１１と排気通路３の前記タービン５より下流とを連通する第一の状態と、吸気通路２のスロットルバルブ１０より上流と排気通路３の前記タービン５より下流とを連通する第二の状態とを選択的にとることができる弁である。
【００６２】
また、本実施形態では、ＥＣＵ３３のＩ／Ｏインタフェース３３ｅからは、第一実施形態の説明において述べた燃料噴射信号ｐ、点火信号ｑ及び開閉タイミング信号ｒ等に加えて、図示はしないが、三方弁Ｂ４３に対して状態切替信号を出力する。また、開閉タイミング信号ｒは、本実施形態の開閉弁Ｂ４２ｂに対して出力するようにしている。
【００６３】
しかして本実施形態では、ＥＣＵ３３は、以下に述べる制御を行う。
【００６４】
すなわち、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされた場合に開閉弁４２ｂを開弁する制御を行う。
【００６５】
具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り（加速又は減速が行われていて）、前記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を下回る（加速又は減速が緩やかである）とともに、サージタンク１１内が負圧である場合には、三方弁４３を第二の状態として前記第二のバイパス排出路Ｂ４２ｃと第一のバイパス排出路Ｂ４２ａとを連通し、開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行う。また、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回るとともに、サージタンク１１内が正圧である場合には、三方弁４３を第一の状態としてサージタンク１１と第一のバイパス排出路Ｂ４２ａとを連通し、開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行う。なお、前記第１及び第２の閾値は、上述した第一実施形態と同様のものである。また、運転状態に急変があった場合、具体的には燃料カットが開始された場合又はアクセル操作量の増加があった場合には、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う。
【００６６】
以下、図１０及び図１１に示すフローチャートを参照しつつ、ＥＣＵ３３がプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。
【００６７】
まず、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件が満たされているか否かを判定する（Ｓ３０１）。具体的には、アクセル操作量の時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回っていて、かつ第２の閾値を下回っているか否かを判定する。運転状態が所定の加減速条件を満たしている場合は、次いで、サージタンク１１内が負圧であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。サージタンク１１内が負圧である場合には、三方弁Ｂ４３を第二の状態とする（Ｓ３０３）。一方、サージタンク１１内が正圧である場合には、三方弁Ｂ４３を第一の状態とする（Ｓ３０４）。その後、エンジン回転数及び吸気圧をパラメータとして開閉弁Ｂ４２ｂの開度θを決定し（Ｓ３０５）、次いでアクセル操作量の時間微分値をパラメータとして開閉弁Ｂ４２ｂの開弁時間ｔを決定する（Ｓ３０６）。それから、開閉弁Ｂ４２ｂを開弁し（Ｓ３０７）、開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過しているか否かを判定する（Ｓ３０８）。開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過していない場合には、続いて、運転状態の急変が有ったか否か、具体的には燃料カットが開始されたかあるいはアクセル操作量の増加があったか否かを判定する（Ｓ３０９）。ここで、運転状態の急変がなかった場合には、引き続き開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する（Ｓ３０７）。一方、開閉弁Ｂ４２ｂの開弁開始から前記開弁時間ｔが経過した場合、又は運転状態の急変が有った場合には、開閉弁Ｂ４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ３１０）。また、運転状態が所定の加減速条件を満たしていない場合にも、開閉弁４２ｂを閉弁する制御を行う（Ｓ３１０）。
【００６８】
また、ＥＣＵ３３は、前記時間微分値の絶対値が第１の閾値を上回り、第２の閾値を下回ることが検出された場合に、ＥＧＲ弁２７を全閉状態とする制御を上述した制御と並行して行う。
【００６９】
このような制御を行うことによっても、第三実施形態における主要な効果、すなわち、ＥＧＲ通路及び吸気通路２の内部に多量のＥＧＲガスが残留することによる失火や燃焼不安定状態の発生を抑制することができ、ＥＧＲ率の上限を高く設定することができるようになることにより燃費の向上を効果的に得ることができるという効果、及び緩やかな加速を行う際や、燃料カットが行われない程度に緩やかな減速を行う際に新気バイパス弁を開弁することによる効果を好適に得ることができるという効果を得ることができる。
【００７０】
加えて、ＥＣＵ３３が、サージタンク１１内が負圧である場合には三方弁Ｂ４３を第二の状態にし、また、サージタンク１１内が正圧である場合には三方弁Ｂ４３を第一の状態にした上で、緩やかな加速又は緩やかな減速を示す所定の加減速条件を満たした場合に開閉弁Ｂ４２ｂを開弁する制御を行うので、吸気通路２に残留するＥＧＲガスを含む空気を効果的に排気通路３に排出できる。
【００７１】
次に、本発明の第五実施形態について図面を参照して説明する。
【００７２】
図１２に構成を概略的に示した内燃機関であるエンジン４００は、以下に述べる点を除き、上述した第一実施形態に係るエンジン１００と同様の構成を有する。なお、上述した第一実施形態に係るものに対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。
【００７３】
本実施形態では、第一実施形態に係るバイパス機構４２に替えて、以下に述べるようなバイパス機構Ｃ４２を設けている。このバイパス機構Ｃ４２は、吸気通路２中のサージタンク１１と排気通路３におけるＥＧＲ管路２６のＥＧＲガス取入口よりも下流とを連通するバイパス排出路Ｃ４２ａ、及びこのバイパス排出路Ｃ４２ａ中に設けてなる開閉弁Ｃ４２ｂを有する。
【００７４】
このような構成を採用したものにおいて、ＥＣＵ３３が第一実施形態に係るものと同様の制御を行った場合においても、第一実施形態における主要な効果、すなわち、ＥＧＲ通路及び吸気通路２の内部に多量のＥＧＲガスが残留することによる失火や燃焼不安定状態の発生を抑制することができ、ＥＧＲ率の上限を高く設定することができるようになることにより燃費の向上を効果的に得ることができるという効果、及び緩やかな加速を行う際や、燃料カットが行われない程度に緩やかな減速を行う際に新気バイパス弁を開弁することによる効果を好適に得ることができるという効果を得ることができる。
【００７５】
その上、前記バイパス通路を排気通路３におけるＥＧＲ管路２６の取入口より下流に接続しているので、バイパス通路を通過したガスが排気ガス再循環装置に導入されず、従って、バイパス通路を通過したガスのＥＧＲ率の算出が困難であることによる不具合の発生を抑制し、ＥＧＲ率の算定をより正確に行うことができる。
【００７６】
なお、本発明は以上に述べた実施の形態に限らない。
【００７７】
例えば、上述した実施形態では、運転状態の検出はアクセルペダルの操作量の時間微分値に基づき行うようにしているが、スロットル弁の開度の時間微分値に基づき行うようにしてもよい。
【００７８】
また、第二実施形態及び第四実施形態において、開閉弁と三方弁とをそれぞれ別途設ける代わりに、第一の状態及び第二の状態においてそれぞれ開度を変更可能な三方弁を設けてもよい。さらに、第二実施形態において、新気バイパス通路と排出通路とを合流させて合流点に三方弁を設ける代わりに、新気バイパス通路の下流側端をサージタンクの排出通路の下流側端とは異なる箇所に接続するようにし、新気バイパス通路の途中に新気バイパス弁を別途設けるようにしてもよい。一方、第四実施形態において、吸気通路のスロットルバルブより下流と排出通路とを連通する第一のバイパス通路と、吸気通路のスロットルバルブより上流と排出通路とを連通する第二のバイパス通路とを合流させることなくそれぞれ別個に設けるようにし、第一及び第二のバイパス通路にそれぞれ開閉弁を設けるようにしてもよい。
【００７９】
加えて、第五実施形態において、第三実施形態と同様に、バイパス通路の吸気通路側端部を、吸気通路のスロットルバルブより上流に接続するようにしてもよい。この場合、サージタンク内が負圧である場合に開閉弁を開弁する制御を行うようにするとよい。
【００８０】
さらに、燃料を吸気ポート内に噴射するタイプのエンジンに本発明を適用してもよい。
【００８１】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。
【符号の説明】
【００８２】
２…吸気通路
３…排気通路
５…タービン
６…コンプレッサ
８…吸気絞り弁
１０…スロットル弁
２５…ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）
３３…ＥＣＵ
４２ａ、Ｂ４２ａ、Ｃ４２ａ…バイパス排出路
４２ｂ、Ｂ４２ｂ、Ｃ４２ｂ…開閉弁
【図１】
2012067609.tif 000003
【図２】
2012067609.tif 000004
【図３】
2012067609.tif 000005
【図４】
2012067609.tif 000006
【図５】
2012067609.tif 000007
【図６】
2012067609.tif 000008
【図７】
2012067609.tif 000009
【図８】
2012067609.tif 000010
【図９】
2012067609.tif 000011
【図１０】
2012067609.tif 000012
【図１１】
2012067609.tif 000013
【図１２】
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