(57)【要約】【課題】吸気管圧の上昇によるＥＧＲ量の変動又はその変動による影響を抑える。【解決手段】ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、内燃機関の吸気系に還流させるためのＥＧＲ配管を備える。ＥＧＲ配管には、その開度に応じてＥＧＲ配管のＥＧＲガスの通路断面積を変更するＥＧＲ弁が配置される。内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気管に設置されたスロットルバルブの下流の吸気管内の圧力である吸気管圧と、内燃機関に導入される吸入空気量とを検出する。また、吸入空気量に応じた、標準状態での吸気管圧力である標準圧力を演算する。検出された吸気管圧と標準圧力との差異を求め、この差異に応じてＥＧＲ弁の開度、及び/又は、内燃機関の点火時期を補正する。【選択図】図４
2013130105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、内燃機関の吸気系に還流させるためのＥＧＲ配管と、
ＥＧＲ配管に設置され、その開度に応じてＥＧＲ配管のＥＧＲガスの通路断面積を変更するＥＧＲ弁と、を有するＥＧＲ装置を備える内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の吸気管に設置されたスロットルバルブの下流の吸気管内の圧力である吸気管圧を検出する手段と、
前記内燃機関に導入される吸入空気量を検出する手段と、
前記吸入空気量に応じて、標準状態での吸気管圧力である標準圧力を演算する手段と、
検出された前記吸気管圧と、前記標準圧力との差に応じて、前記ＥＧＲ弁の開度、及び/又は、前記内燃機関の点火時期を補正する補正手段と、
を、備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の負荷を求め、前記負荷が基準より大きい場合に、前記補正手段による補正を行う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、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして内燃機関の燃焼室に還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示された装置では、内燃機関の回転速度と負荷とに応じて、ＥＧＲ量が決定される。また、内燃機関の回転数と負荷と、大気圧と、スロットルバルブ下流の実圧力値とに応じてスロットルバルブ開度が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６９２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、ＥＧＲ量は、吸気管圧と排気管圧との圧力差を利用し、ＥＧＲ配管に設置されたＥＧＲ弁等により制御される。しかし内燃機関の高負荷領域では、吸気管圧と排気管圧との圧力差が小さくなる。このように圧力差が小さな状態となると、大気圧や湿度等の大気状態や、エアクリーナの汚れやデポジット等の内燃機関の劣化等による吸気管圧の変化の影響が相対的に大きくなり、導入されるＥＧＲ量が、目標とするＥＧＲ量から大きくずれることが考えられる。このようなＥＧＲ量の変動は、燃費の向上、ノッキング防止等の観点から好ましいものではない。この点、上記特許文献１の技術は、吸気脈動やＥＧＲガスの逆流を抑制するためのものであり、ＥＧＲ量の変動について改善するものではない。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気圧と排気圧との圧力差が小さい場合でも、ＥＧＲ量の変動又はその変動による影響を小さく抑えるよう改良された内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、ＥＧＲ装置を備える。ＥＧＲ装置は、内燃機関の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、内燃機関の吸気系に還流させるためのＥＧＲ配管を備える。ＥＧＲ配管には、その開度に応じてＥＧＲ配管のＥＧＲガスの通路断面積を変更するＥＧＲ弁が配置される。内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気管に設置されたスロットルバルブの下流の吸気管内の圧力である吸気管圧を検出する手段と、内燃機関に導入される吸入空気量を検出する手段と、この吸入空気量に応じて、標準状態での吸気管圧力である標準圧力を演算する手段とを有する。更に、検出された吸気管圧と標準圧力との差に応じて、ＥＧＲ弁の開度、及び/又は、内燃機関の点火時期を補正する補正手段を備える。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、内燃機関の負荷を求め、負荷が基準より大きい場合に補正手段による補正を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、標準状態での吸気管圧力である標準圧力からの実際の吸気管圧のずれに応じて、少なくともＥＧＲ弁の開度か点火時期の一方が補正される。これにより、例えばＥＧＲ弁の開度を補正する場合、吸気管圧のずれが大きくＥＧＲ量が減少するような場合に、ＥＧＲ弁を開く補正を行うことができ、吸気管圧のずれにより減少した分のＥＧＲ量を増加させることができる。あるいは、点火時期を補正する場合、吸気管圧のずれが大きくＥＧＲ量が減少している場合において、各気筒の燃焼速度の過剰な高速化を抑制することができ、適正なタイミングでの点火を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態のシステムの全体構成について説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態の吸気管圧と空気量との関係について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態の吸気管圧増加代とＥＧＲ変化量との関係について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態のＥＧＲ変化量と各種補正量との関係について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態．
以下、図１〜５を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態のシステムの全体構成について説明するための図である。本実施の形態１のシステムは車両に搭載される。このシステムはガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関２を備えている。内燃機関２は複数の気筒を有する。内燃機関の各気筒の吸気ポートには、吸気マニホールド４の分岐管部が連通している。吸気マニホールド４の分岐管部はその上流側において、分岐管部と一体に形成された集合管部に集合し、集合管部の上流側端部において吸気管６に接続している。
【００１１】
吸気管６には、上流側から順に、エアクリーナ８、エアフロメータ１０、スロットルバルブ１２、圧力センサ１４が設置されている。エアクリーナ８は外部から吸入された空気を浄化する。エアフロメータ１０は、エアクリーナ８を通過した吸入空気の量に応じた出力を発する。スロットルバルブ１２は、電子制御式のバルブであり、その開度に応じて吸気管６内を流れる吸入空気量を調整する。圧力センサ１４は、スロットルバルブ１２下流の吸気管６の圧力（吸気管圧）に応じた出力を発する。
【００１２】
一方、内燃機関２の各気筒の排気ポートには、排気マニホールド２０の分岐管部が連通している。排気マニホールド２０の分岐管部はその下流側において、分岐管部と一体に形成された１本の集合管部に集合し、集合管部の下流側端部において、排気管２２に接続している。
【００１３】
このシステムは内燃機関２に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ配管３０を有している。ＥＧＲ配管３０は、一端において排気管２２に接続している、ＥＧＲ配管３０の他端は、吸気管６のスロットルバルブ１２より下流側に接続している。ＥＧＲ配管３０には、ＥＧＲ弁３２が設置されている。ＥＧＲ弁３２は、その開度に応じてＥＧＲ配管３０のＥＧＲガスの通路断面積を変更するバルブである。
【００１４】
このＥＧＲ装置により、排気管２２からＥＧＲ配管３０に導入されたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ等（図示せず）を通過した後、ＥＧＲ弁３２を通り、吸気管６側に導入され、スロットルバルブ１２上流から流入する新気と共に、各気筒に導入される。
【００１５】
このシステムは制御装置４０を備えている。制御装置４０の入力側には、上述したエアフロメータ１０、圧力センサ１４や、スロットルバルブ１２の開度センサ、その他車両や内燃機関２の運転状態の検出に必要な各種のセンサが接続されている。一方、制御装置４０の出力側には、スロットルバルブ１２やＥＧＲ弁３２のアクチュエータの他、内燃機関２の各種アクチュエータが接続されている。
【００１６】
本実施の形態において、制御装置４０が行う制御には、ＥＧＲ弁３２の開度の制御と点火時期の制御とが含まれる。具体的には、本実施の形態においては、内燃機関２の高負荷の領域において、吸気管圧と吸入空気量とに応じて、ＥＧＲ弁３２の開度又は点火時期を補正する制御を行う。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態おける吸気管圧と吸入空気量との関係を説明するための図である。図２において実線（ａ）は、内燃機関２の標準状態の吸気管圧に対する吸入空気量を表している。ここで「標準状態」とは、エアクリーナ８の汚れやその他デポジット等又は大気状態の急な変動等によって、吸気管圧が上昇していない通常の状態を意味するものとする。この標準状態における吸気管圧と吸入空気量との関係は、実験により、又は理論値として求めることができる。
【００１８】
これに対し、エアクリーナ８の汚れ等によって、吸気管圧が標準よりも上昇している場合、点（ｂ）に示されるように、圧力センサ１４の出力に応じて測定された吸気管圧力（以下、「実吸気管圧」とも称する）は、実線（ａ）上からずれたものとなる。
【００１９】
以上から、吸入空気量の実測値に対応する実線（ａ）上の標準状態の吸気管圧（以下「標準圧力」とも称する）と、実吸気管圧（点（ｂ））との差である吸気管圧増加代Ｘｐが、基準値より大きい場合に、エアクリーナ８の汚れ等による吸気管圧の上昇が生じているものと考えられる。なお、ここで「基準値」は、内燃機関２が高負荷の運転領域にある場合において、実吸気管圧の標準圧力からのずれの許容範囲に応じて適宜設定される判断の基準値である。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態における吸気管圧増加代Ｘｐに対するＥＧＲ変化量について説明するための図である。上述したように、ＥＧＲ量は、吸気管圧と排気管圧との圧力差に応じ、ＥＧＲ弁３２の制御により制御されている。このため、内燃機関２が高負荷の運転領域のように圧力差が小さくなる場合において、実際の吸気管圧が想定されている標準圧力より高くなると、ＥＧＲ量に大きく影響を与え、ＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量よりも少なくなることが考えられる。
【００２１】
ここで、図３に示されるように、高負荷領域において、吸気管圧の上昇によって減少するＥＧＲ量は、実吸気管圧と標準圧力との差である吸気管圧増加代Ｘｐと相関を有する。この吸気管圧増加代ＸｐとＥＧＲ変化量（減少量）との図３に示されるような関係は、実験等により予め求められる。従って、吸気管圧増加代Ｘｐを検出することで、それに応じたＥＧＲ変化量を検出することができる。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態における、ＥＧＲ変化量と、各種補正量との関係を説明するための図であり、線（ａ）は、ＥＧＲ変化量に対するＥＧＲ弁３２の開度補正量を表し、線（ｂ）は、ＥＧＲ変化量に対する点火時期の遅角補正量を表している。
【００２３】
まず、本実施の形態では、吸気管圧の上昇によりＥＧＲ量の減少が予想される場合、ＥＧＲ弁３２の開度を大きく補正する。これにより、ＥＧＲ配管３０のＥＧＲ弁３２設置部におけるＥＧＲガス通過断面積を大きくすることができ、吸気管圧上昇によるＥＧＲ量の変化分を相殺し、目標とするＥＧＲ量を確保することができる。
【００２４】
図４に示されるように、ＥＧＲ弁３２の開度補正量は、ＥＧＲ変化量（減少量）が大きくなるほど大きくなるように設定される。ＥＧＲ変化量とＥＧＲ弁３２の開度補正量との具体的な適正な関係は、予め実験等により求められる。
【００２５】
また、ＥＧＲ弁３２の開度補正ができない状態にある場合には、本実施の形態では、ＥＧＲ弁３２の開度補正の替わりに、点火時期の遅角補正を実行する。具体的に、ＥＧＲ変化量が多い場合、つまり吸気管圧の増加によりＥＧＲガスが流入しにくい状態となると、内燃機関の燃焼速度が速くなる。この燃焼速度の過進角を抑え、適正タイミングでの燃焼を確保するため点火時期を遅角補正する。
【００２６】
図４に示されるように、点火時期遅角補正量はＥＧＲ変化量に応じ、ＥＧＲ変化量（減少量）が大きくなるほど、遅角補正量が大きくなるように設定される。点火時期は、他の制御プログラムに従って、例えば機関回転数等に応じて設定される。この別途設定される点火時期に、ＥＧＲ変化量に応じた点火時期の遅角補正量による補正が加えられる。なお、図４に示されるような具体的なＥＧＲ変化量と点火時期の遅角補正量との関係は、予め、実験等によって求められる。
【００２７】
上記のように、ＥＧＲ変化量は吸気管圧増加代Ｘｐとの間に相関を有し、その関係は実験等により求めることができる。同様に、ＥＧＲ変化量を相殺するＥＧＲ弁３２の開度補正量や、ＥＧＲ変化量に対する適正な点火時期遅角量についても、予め実験等により求めることができる。本実施の形態では、吸気管圧増加代ＸｐとＥＧＲ変化量、ＥＧＲ変化量と開度補正量又は点火時期遅角量との関係に基づき、吸気管圧増加代ＸｐとＥＧＲ弁３２の開度補正量との関係、及び、吸気管圧増加代Ｘｐと点火時期遅角補正量との関係を求め、これをマップ等として定める。これらの関係を定めたマップ等は、制御装置４０に予め記憶される。実際の内燃機関２の運転時の制御に際しては、記憶されたマップ等に従って、吸気管圧増加代Ｘｐに応じて、各種補正量を直接算出するものとする。
【００２８】
図５は、本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図５のルーチンは、内燃機関２の運転中、一定時間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。図５のルーチンでは、まず内燃機関２の運転状態に関する各情報が取得される（Ｓ１００）。具体的には、ここでは、圧力センサ１４の出力、エアフロメータ１０の出力等が取得され、これらに応じて吸気管圧、吸入空気量が検出される。また、内燃機関２に設置された各種センサの出力等に応じて、内燃機関２の負荷が検出される。
【００２９】
次に、ステップＳ１００において検出された負荷が、基準高負荷より大きいか否かが判別される（Ｓ１０２）。「高負荷基準値」は、内燃機関２の負荷が、エアクリーナ８の汚れ等による吸気管圧の上昇によりＥＧＲ量が無視できない程度に変動するほど、吸気管圧と排気管圧との圧力差が小さくなるような高負荷領域であるか否かを判別する値である。この高負荷基準値の具体的な値は、実験等により求められ、予め制御装置４０に記憶されている。ステップＳ１０２において、負荷＞高負荷基準値の成立が認められない場合には、現段階では補正を要しないため、今回の処理は一旦終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０２において、負荷＞高負荷基準値の成立が認められた場合、次に、吸気管圧増加代Ｘｐが演算される（Ｓ１０４）。ここでは、まず、ステップＳ１００で取得された吸入空気量に対し、標準圧力が求められる。標準圧力は、標準状態での吸気管圧であり、吸入空気量と標準圧力との関係は、マップや演算式等として予め制御装置４０に記憶されている。このマップ等に基づき、吸入空気量に応じた標準圧力が演算される。その後、ステップＳ１００において検出された実吸気管圧から標準圧力が減算されることで、吸気管圧増加代Ｘｐが演算される。
【００３１】
次に、吸気管圧増加代Ｘｐが基準値より大きいか否かが判別される（Ｓ１０６）。基準値は、上記したように、予め制御装置４０に記憶された値である。ステップＳ１０６において、吸気管圧増加代Ｘｐ＞基準値の成立が認められない場合には、現段階では補正を要しないため、今回の処理は一旦終了する。
【００３２】
一方、ステップＳ１０６において、吸気管圧増加代Ｘｐ＞基準値の成立が認められると、次に、ＥＧＲ弁３２の開度補正量が演算される（Ｓ１０８）。ここでは、予め制御装置４０に記憶された吸気管圧増加代Ｘｐと開度補正量との関係を定めたマップ等に基づき、ステップＳ１０４において検出された吸気管圧増加代Ｘｐに応じた開度補正量が算出される。
【００３３】
次に、点火時期の遅角補正量が演算される（Ｓ１１０）。ここでは、予め制御装置４０に記憶された吸気管圧増加代Ｘｐと遅角補正量との関係を定めたマップ等に基づき、ステップＳ１０４において演算された吸気管圧増加代Ｘｐに応じた点火時期遅角補正量が演算される。
【００３４】
次に、ＥＧＲ弁３２の開度補正が可能か否かが判別される（Ｓ１１２）。ここでＥＧＲ弁３２の開度の補正が可能であることが認められた場合、ステップＳ１０８において演算された開度補正量に応じて、ＥＧＲ弁３２の開度が補正される（Ｓ１１４）。
【００３５】
一方、ステップＳ１１２において、ＥＧＲ弁３２の開度補正が可能であることが認められない場合、次に、点火時期の遅角補正が可能であるか否かが判別される（Ｓ１１６）。ここで点火時期の遅角補正が可能であることが認められると、ステップＳ１１０において演算された点火時期遅角補正量に応じて点火時期が補正される（Ｓ１１８）。一方、ステップＳ１１６において、点火時期の遅角補正が可能であることが認められない場合、今回の処理は一旦終了する。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、吸気管圧増加代Ｘｐに応じてＥＧＲ弁３２の開度が補正される。つまり、吸気管圧が標準圧力よりも増加し、ＥＧＲ量が減少が予想される場合に、ＥＧＲ弁３２を通常より開き側に補正することで、ＥＧＲ量の減少を抑制することができる。これによりエアクリーナ８の汚れやデポジット増加によるＥＧＲ量の低下を抑え、ＥＧＲ量を高い精度で制御することができる。
【００３７】
また、その時の運転状態によりＥＧＲ弁３２の開度補正ができない場合、吸気管圧増加代Ｘｐに応じて、点火時期が遅角補正される。これによりＥＧＲ量の減少による燃焼速度の過剰な高速化を抑えることができ、ＥＧＲ量減少時の内燃機関２の燃焼性を向上させることができる。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、所定の高負荷領域にある場合にのみ、開度補正や点火時期遅角補正を実行する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、実吸気管圧が標準圧力よりも大きいことが認められる場合、負荷に関わらず、これらの補正を行うものとしてもよい。
【００３９】
また、以上の実施の形態では、ＥＧＲ弁３２の開度補正が認められない場合に、点火時期遅角補正を行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、吸気管圧増加代Ｘｐに応じてＥＧＲ弁３２の開度補正を行った上、更に、その補正されたＥＧＲ量に適した点火時期となるように点火時期を遅角補正するといったように、ＥＧＲ弁３２の開度補正と点火時期遅角補正とを組み合わせて行うものであってもよい。また、本発明は、吸気管圧増加代Ｘｐに応じた、ＥＧＲ弁３２の開度補正と点火時期の遅角補正とを組み合わせず、例えば、ＥＧＲ弁３２の開度補正ができない場合にも、点火時期の遅角補正を行わないものであってもよい。
【００４０】
また、本実施の形態の具体的な制御では、吸気管圧増加代ＸｐとＥＧＲ弁３２の開度補正量との関係、及び、吸気管圧増加代Ｘｐと点火時期遅角補正量との関係を、それぞれマップ等に予め定め、吸気管圧増加代Ｘｐに応じたＥＧＲ弁３２の開度補正量や、点火時期の遅角補正量を求める場合について説明した。しかし、この発明における制御はこれに限るものではなく、図３に示すように、吸気管圧増加代ＸｐからＥＧＲ変化量を求め、求められたＥＧＲ変化量に応じてＥＧＲ弁３２の開度補正量や点火時期遅角補正量を求めるものであってもよい。
【００４１】
また、本実施の形態のシステムでは、図１のように吸気管６、排気管２２にそれぞれＥＧＲ配管３０が接続されている場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば吸気マニホールド４の集合管部など、吸気系の他の位置にＥＧＲ配管３０の一端が接続されているものであってもよいし、ＥＧＲ配管３０の他端が、排気マニホールド２０の集合管部など排気系の他の位置に接続されているものであってもよい。
【００４２】
その他の部分に関しても、以上の実施の形態において説明した構造や方法等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００４３】
２  内燃機関
４  吸気マニホールド
６  吸気管
８  エアクリーナ
１０  エアフロメータ
１２  スロットルバルブ
１４  圧力センサ
２０  排気マニホールド
２２  排気管
３０  ＥＧＲ配管
３２  ＥＧＲ弁
４０  制御装置
【図１】
2013130105.tif 000003
【図２】
2013130105.tif 000004
【図３】
2013130105.tif 000005
【図４】
2013130105.tif 000006
【図５】
2013130105.tif 000007