(57)【要約】【課題】この発明は、ＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて適切な失火対策を段階的に実行し、失火を効率よく抑制することを目的とする。【解決手段】ＥＣＵ５０は、第１失火対策制御、第２失火対策制御及び失火対策可変制御を実行する機能を備える。第１失火対策制御は、吸気バルブ１４のバルブ特性を変更せずに、燃料噴射量の増量、点火時期の遅角等により失火を抑制する。第２失火対策制御は、吸気バルブ１４のバルブ特性を変更する制御により失火を抑制する。失火対策可変制御は、減速時に筒内に流入する残留ＥＧＲガスが存在する場合に、機関負荷が負荷判定値Ａよりも大きいときには、第１失火対策制御だけを実行し、機関負荷が負荷判定値Ａよりも小さいときには、少なくとも第２失火対策制御を実行する。【選択図】図１９
2016014354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系から吸気系に外部ＥＧＲガスを還流することが可能なＥＧＲ機構と、
吸気バルブのリフト量を含むバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記ＥＧＲ機構及び前記可変動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記吸気バルブのバルブ特性を変更せずに、燃料噴射量の変更、燃料噴射時期の変更、点火時期の変更及びタンブル流低減制御のうち何れか１つまたは複数の制御を実行する第１失火対策手段と、
前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御を含めて前記吸気バルブのバルブ特性を変更する制御により失火を抑制する第２失火対策手段と、
内燃機関が減速状態となり、かつ、筒内に流入する外部ＥＧＲガスが存在する場合に、筒内ＥＧＲ量に基いて失火の可能性を予測する失火予測手段と、
前記失火予測手段により失火の発生が予測された場合に、外部ＥＧＲ量に基いて負荷判定値を設定する判定値設定手段と、
機関負荷が前記負荷判定値よりも大きいときには、前記第１失火対策手段を作動させ、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときには、少なくとも前記第２失火対策手段を作動させる制御選択手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御選択手段は、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときに、前記第２失火対策手段だけを作動させる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御選択手段は、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときに、前記第１失火対策手段と前記第２失火対策手段の両方を作動させる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記負荷判定値は、機関負荷と外部ＥＧＲ量とに基いて定められるＥＧＲ領域において、高負荷で低ＥＧＲ量の領域である基準の領域と、前記基準の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第１の領域と、前記第１の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第２の領域と、前記第２の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第３の領域とにより構成し、
前記制御選択手段は、機関負荷と外部ＥＧＲ量とに基いて運転状態が何れの領域に属するかを判定し、前記第１の領域に属するときには、前記第１失火対策手段だけを作動させ、前記第２の領域に属するときには、前記第２失火対策手段だけを作動させ、前記第３の領域に属するときには、前記第１失火対策手段と前記第２失火対策手段の両方を作動させる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第２失火対策手段は、当該第２失火対策手段の非作動時と比較して、前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御と、前記吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、前記吸気バルブの閉弁時期を進角する制御とを実行する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第２失火対策手段は、当該第１失火対策手段の非作動時と比較して、前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御を実行すると共に、前記吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、前記吸気バルブの閉弁時期を進角する制御のうち何れか一方の制御を実行する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置は、吸気系に残留した外部ＥＧＲガスの排出が終了するタイミングを算出し、当該タイミングの到来時に前記第１失火対策手段及び前記第２失火対策手段を停止する構成としてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記負荷判定値は、機関回転速度に基いて変更する構成としてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
減速中に到達する最小の負荷をアクセルの操作状態に基いて予測し、予測した負荷を機関負荷として前記制御選択手段で用いる構成としてなる請求項１乃至８のうち何れか１項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、自動車等に適用される内燃機関の制御装置に関し、特に、ＥＧＲ機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術として、例えば特許文献１（特開２０１３−０１１２７１号公報）に開示されているように、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）機構を備えた内燃機関の制御装置が知られている。この関連技術では、筒内のＥＧＲガス量を推定し、エンジンの運転状態に基いて失火限界ＥＧＲガス量を算出する。そして、失火の虞れがある場合には、燃料噴射量の増量制御、吸気バルブの小リフト量制御等を組合わせることにより、失火を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０１１２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した関連技術では、エンジンの運転状態に基いて失火限界ＥＧＲガス量を算出し、その算出結果に基いて複数種類の失火回避制御の中から実行する制御を選択する構成としている。しかしながら、関連技術では、ＥＧＲ中に減速が行われる場合において、例えば減速の状態に応じて選択すべき最適な失火回避制御の種類が具体的に検討されていない。また、失火抑制効果が最大となる制御についても、具体的に検討されておらず、改善の余地がある。このため、関連技術では、ＥＧＲ中の減速により失火し易い状況が生じた場合に、有効な失火対策を効率よく実行するのが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、ＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて適切な失火対策を段階的に実行し、失火を効率よく抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の排気系から吸気系に外部ＥＧＲガスを還流することが可能なＥＧＲ機構と、
吸気バルブのリフト量を含むバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記ＥＧＲ機構及び前記可変動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記吸気バルブのバルブ特性を変更せずに、燃料噴射量の変更、燃料噴射時期の変更、点火時期の変更及びタンブル流低減制御のうち何れか１つまたは複数の制御を実行する第１失火対策手段と、
前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御を含めて前記吸気バルブのバルブ特性を変更する制御により失火を抑制する第２失火対策手段と、
内燃機関が減速状態となり、かつ、筒内に流入する外部ＥＧＲガスが存在する場合に、筒内ＥＧＲ量に基いて失火の可能性を予測する失火予測手段と、
前記失火予測手段により失火の発生が予測された場合に、外部ＥＧＲ量に基いて負荷判定値を設定する判定値設定手段と、
機関負荷が前記負荷判定値よりも大きいときには、前記第１失火対策手段を作動させ、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときには、少なくとも前記第２失火対策手段を作動させる制御選択手段と、を備えている。
【０００７】
第２の発明によると、前記制御選択手段は、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときに、前記第２失火対策手段だけを作動させる構成としている。
【０００８】
第３の発明によると、前記制御選択手段は、機関負荷が前記負荷判定値よりも小さいときに、前記第１失火対策手段と前記第２失火対策手段の両方を作動させる構成としている。
【０００９】
第４の発明によると、前記負荷判定値は、機関負荷と外部ＥＧＲ量とに基いて定められるＥＧＲ領域において、高負荷で低ＥＧＲ量の領域である基準の領域と、前記基準の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第１の領域と、前記第１の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第２の領域と、前記第２の領域よりも低負荷で高ＥＧＲ量の領域である第３の領域とにより構成し、
前記制御選択手段は、機関負荷と外部ＥＧＲ量とに基いて運転状態が何れの領域に属するかを判定し、前記第１の領域に属するときには、前記第１失火対策手段だけを作動させ、前記第２の領域に属するときには、前記第２失火対策手段だけを作動させ、前記第３の領域に属するときには、前記第１失火対策手段と前記第２失火対策手段の両方を作動させる構成としている。
【００１０】
第５の発明によると、前記第２失火対策手段は、当該第２失火対策手段の非作動時と比較して、前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御と、前記吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、前記吸気バルブの閉弁時期を進角する制御とを実行する構成としている。
【００１１】
第６の発明によると、前記第２失火対策手段は、当該第１失火対策手段の非作動時と比較して、前記吸気バルブのリフト量を小さくする制御を実行すると共に、前記吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、前記吸気バルブの閉弁時期を進角する制御のうち何れか一方の制御を実行する構成としている。
【００１２】
第７の発明によると、前記制御装置は、吸気系に残留した外部ＥＧＲガスの排出が終了するタイミングを算出し、当該タイミングの到来時に前記第１失火対策手段及び前記第２失火対策手段を停止する構成としている。
【００１３】
第８の発明によると、前記負荷判定値は、機関回転速度に基いて変更する構成としている。
【００１４】
第９の発明は、減速中に到達する最小の負荷をアクセルの操作状態に基いて予測し、予測した負荷を機関負荷として前記制御選択手段で用いる構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、減速時の筒内ＥＧＲ量に基いて失火を判定し、失火の可能性がある場合には、負荷状態から外部ＥＧＲ限界を推定し、第１失火対策手段と第２失火対策手段の選択を適切に切換えることができる。即ち、吸気バルブのリフト量を小さくする第２失火対策手段は、失火抑制効果が高いものの、吸入空気量を減少させるのでトルク段差を発生させる虞れがある。このため、制御選択手段は、減速時の機関負荷が大きい場合に、まず、第１失火対策手段を選択することにより、トルク段差を抑制しつつ、失火対策を行うことができる。一方、減速時の機関負荷が小さい場合には、失火抑制効果が高い第２失火対策手段を選択することができる。従って、例えばＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて適切な失火対策を段階的に実行し、失火を効率よく抑制することができる。また、状況に応じて失火対策手段を選択することで、個々の手段により生じ易い燃費や運転性の低下、トルクの制限等を最小限に抑制することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、例えば第１失火対策手段の効果よりも燃費低下等の影響が大きいと判断される場合において、急減速時に第１失火対策手段が無理に用いられるのを回避することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、外部ＥＧＲ限界が大きく低下した場合には、第１失火対策手段に加えて、失火抑制効果が高い第２失火対策手段を選択することができる。この結果、２種類の失火対策手段の相乗効果により、最大限の失火抑制効果を得ることができ、低負荷で外部ＥＧＲ量が高い状態でも、失火を安定的に抑制することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、失火対策の必要度に応じて第１乃至第３の領域を設定することができる。そして、運転状態が属する領域に基いて、第１失火対策手段だけを用いるか、第２失火対策手段だけを用いるか、両方の失火対策手段を用いるかを選択することができる。これにより、例えばＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて制御を３段階に切換えることができる。従って、失火対策の必要度に対して制御を高い精度で適合させることができる。
【００１９】
第５の発明によれば、第２失火対策手段は、吸気バルブのリフト量を小さくする制御と、吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、吸気バルブの閉弁時期を進角する制御とを組合わせて実行する。従って、これら３種類の制御の相乗効果により、低負荷かつ高ＥＧＲ量の状態において大きく不足する着火エネルギの不足分を十分に補償し、外部ＥＧＲ限界を大きく向上させることができる。
【００２０】
第６の発明によれば、第２失火対策手段は、吸気バルブのリフト量を小さくする制御を実行すると共に、吸気バルブの開弁時期を遅角する制御と、吸気バルブの閉弁時期を進角する制御のうち何れか一方の制御を実行することができる。これにより、外部ＥＧＲ限界を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明によれば、吸気系の残留ＥＧＲガスがなくなる適切なタイミングにおいて、第１失火対策手段及び第２失火対策手段を停止することができる。従って、失火対策の過不足を回避しつつ、残留ＥＧＲガスに起因する失火を安定的に抑制することができる。
【００２２】
第８の発明によれば、機関回転速度の変化による影響を負荷判定値に反映し、負荷判定値と失火対策手段との整合性を高めることができる。
【００２３】
第９の発明によれば、減速により到達する最小の負荷を予測して失火対策手段を選択することができる。従って、例えば急減速時でも、最終的な到達負荷に適合する失火対策手段を先行して選択することができる。即ち、失火対策の応答遅れを抑制し、必要とされる失火対策を適切なタイミングで実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、第２失火対策制御により実現される吸気バルブのバルブ特性の一例を示す説明図である。
【図３】小リフト量制御により実現される吸気バルブのリフト量を示す特性線図である。
【図４】吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係を示す特性線図である。
【図５】小リフト量制御の有無が点火プラグのプラグギャップ間の火花に与える影響を模式的に示す説明図である。
【図６】小リフト量制御の有無が点火の２次電圧波形に与える影響を示す特性線図である。
【図７】吸気バルブのリフト量と外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。
【図８】着火に必要なエネルギと、機関負荷と、筒内ＥＧＲ率との関係を示す特性線図である。
【図９】ＩＶＯと筒内温度との関係を示す特性線図である。
【図１０】ＩＶＯ遅角制御により増加する機関負荷及びポンプ損失の状態を示す特性線図である。
【図１１】機関負荷と内部ＥＧＲ率との関係を示す特性線図である。
【図１２】ＩＶＯと外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。
【図１３】ＩＶＣとプラグギャップ間の流速との関係を示す特性線図である。
【図１４】ＩＶＣと筒内温度との関係を示す特性線図である。
【図１５】ＩＶＣと外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。
【図１６】第２失火対策制御の効果を通常状態と比較して示す説明図である。
【図１７】第１失火対策制御と第２失火対策制御をそれぞれ単独で実行した場合の効果と、組合わせた場合の効果とを示す説明図である。
【図１８】ＥＧＲ中に減速が行われる状態の一例を模式的に示す説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態１において、失火対策可変制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態１において、失火対策可変制御の他の一例を示すタイミングチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態２において、失火対策制御の選択を切換えるためのＥＧＲ領域の区分を示す説明図である。
【図２２】機関負荷、外部ＥＧＲ率及び機関回転速度に基いてＥＧＲ領域を区分する３次元のデータマップを示す説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の実施の形態２による失火対策可変制御を示すタイミングチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１によるエンジンのシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１では４気筒エンジンを例示したが、本発明は、任意の気筒数の内燃機関に適用することができる。エンジン１０の各気筒１２は、図示しない燃料噴射弁、吸気バルブ１４、排気バルブ１６、点火プラグ１８等を備えている。
【００２６】
また、エンジン１０は、各気筒１２に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、各気筒１２から排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、吸入空気量を調整するスロットル弁２４が設けられている。排気通路２２には、排気ガスを浄化する触媒２６が設けられている。また、吸気通路２０と排気通路２２との間には、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機２８が設けられている。過給機２８は、排気通路２２に配置されたタービン２８ａと、吸気通路２０に配置されたコンプレッサ２８ｂとを備えている。なお、本発明は、過給機を搭載していない自然吸気式の内燃機関にも適用可能である。
【００２７】
エンジン１０は、排気系から吸気系に外部ＥＧＲガスを還流することが可能なＬＰＬ（Low Pressure Loop）型のＥＧＲ機構３０を備えている。ＥＧＲ機構３０は、ＥＧＲ通路３２及びＥＧＲ弁３４を備えている。ＥＧＲ通路３２は、触媒２６の下流側で排気通路２２から排気ガスを取出し、この排気ガスを外部ＥＧＲガスとしてコンプレッサ２８ｂの上流側で吸気通路２０に流入させる。ＥＧＲ弁３４は、ＥＧＲ通路３２を流れる外部ＥＧＲガスの流量（ＥＧＲ量）を調整する。
【００２８】
また、エンジン１０は、吸気バルブ１４のバルブ特性を変更可能な可変動弁機構３６を備えている。ここで、バルブ特性とは、吸気バルブ１４のリフト量、開弁時期（ＩＶＯ）及び閉弁時期（ＩＶＣ）のうち、後述の第２失火対策制御により制御するパラメータを意味している。可変動弁機構３６としては、例えば特開２００６−９７６０２号公報に記載されているように、バルブの開閉時期と共に作用角を変更可能な作用角可変型の可変動弁機構を用いてもよい。また、可変動弁機構３６は、例えば特開２０００−８７７６９号公報に記載されているように位相を変更するＶＶＴ（Variable Valve Timing system）と、作用角可変型の可変動弁機構とを組合わせることにより構成してもよい。
【００２９】
本実施の形態のシステムは、エンジン１０及び車両の運転状態を検出するセンサ系統４０と、センサ系統４０の出力に基いてエンジン１０を制御する制御装置としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。センサ系統４０には、クランク角センサ、エアフローセンサ、アクセル開度センサ等を含む各種のセンサが含まれている。クランク角センサは、クランク軸の回転速度（機関回転速度）及びクランク角を検出するためのセンサである。エアフローセンサは吸入空気量を検出するもので、アクセル開度センサは、運転者のアクセル操作量（アクセル開度）を検出するものである。
【００３０】
ＥＣＵ５０は、各種の制御プログラムが予め記憶された記憶回路と、前記各制御プログラムに基いて制御を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置に対して信号を入出力する入出力回路とを備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、センサ系統の各センサが接続されている。ＥＣＵ５０の出力側には、各気筒の燃料噴射弁及び点火プラグ１８、ＥＧＲ弁３４、可変動弁機構３６等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、センサ系統４０の出力に基いて吸入空気量、機関回転速度、機関負荷等を算出し、これらの算出結果に基いて各アクチュエータを駆動する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転状態に基いてＥＧＲ要求が発生しているか否かを判定する。そして、ＥＧＲ要求の発生時には、運転状態に基いて目標ＥＧＲ量を設定し、実際のＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量に追従するようにＥＧＲ弁３４の開度をフィードバック制御する。
【００３２】
［実施の形態１の特徴］
ＥＧＲ中に減速状態となった場合には、ＥＣＵ５０によりＥＧＲ弁３４が閉弁され、ＥＧＲが停止される。しかし、ＥＧＲ弁３４の下流側で吸気通路２０に残留した残留ＥＧＲガスは、ＥＧＲの停止後も筒内に流入する現象（ＥＧＲ遅れ）を生じさせ、失火の発生原因になる。特に、ＬＰＬ型のＥＧＲ機構３０においては、例えばＨＰＬ（High Pressure Loop）型のＥＧＲ機構よりも残留ＥＧＲガスの量が多いので、失火を誘発し易い。このため、減速時において、残留ＥＧＲガスが存在する場合には、何らかの失火対策制御を実行するのが好ましい。
【００３３】
しかしながら、失火対策制御に要求される能力は、減速の程度によって変化する。そこで、本実施の形態では、減速時に残留ＥＧＲガスが存在する場合に、減速の程度に応じて第１失火対策制御と第２失火対策制御のうちの一方または両方を選択する失火対策可変制御を実行する。以下、これらの制御について説明する。なお、本明細書では、第１失火対策制御と第２失火対策制御をまとめて「失火対策制御」と表記する場合がある。
【００３４】
（第１失火対策制御）
第１失火対策制御は、吸気バルブ１４のバルブ特性を変更せずに、他の制御を用いて失火を抑制するもので、本実施の形態の第１失火対策手段に相当している。第１失火対策制御としては、例えば空燃比を通常状態よりもリッチ化する制御（即ち、燃料噴射量を増量する制御）、点火時期を通常状態よりも遅角する制御等が挙げられる。ここで、通常状態とは、第１失火対策制御の非実行時に相当する状態である。
【００３５】
なお、筒内に燃料を直接噴射するシステムにおいては、第１失火対策制御として、燃料噴射時期を通常状態よりも遅角する制御を採用してもよい。また、筒内にタンブル流を発生させるタンブル制御弁（ＴＣＶ）を備えたシステムにおいては、第１失火対策制御として、ＴＣＶによりタンブル比を通常状態よりも低下させる制御を採用してもよい。更に言えば、第１失火対策制御は、上記各制御の一部を組合わせることにより構成してもよい。
【００３６】
（第２失火対策制御）
第２失火対策制御は、可変動弁機構３６を用いて吸気バルブ１４のバルブ特性を変更することにより、失火を抑制するもので、本実施の形態の第２失火対策手段に相当している。図２は、本発明の実施の形態１において、第２失火対策制御により実現される吸気バルブのバルブ特性の一例を示す説明図である。この図に示すように、第２失火対策制御では、吸気バルブ１４のリフト量、ＩＶＯ及びＩＶＣからなる３つのパラメータのうち、少なくともリフト量、好ましくは、全てのパラメータを制御する。以下、上記各パラメータの制御を、小リフト量制御、ＩＶＯ遅角制御及びＩＶＣ進角制御と表記する。
【００３７】
（小リフト量制御）
次に、図３乃至図７を参照して、小リフト量制御及びその効果を説明する。ここで、図３は、小リフト量制御により実現される吸気バルブのリフト量を示す特性線図である。また、図４は、吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係を示す特性線図である。図５は、小リフト量制御の有無が点火プラグのプラグギャップ間の火花に与える影響を模式的に示す説明図である。図６は、小リフト量制御の有無が点火の２次電圧波形に与える影響を示す特性線図である。図７は、吸気バルブのリフト量と外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。なお、外部ＥＧＲ限界とは、失火を起こさずに実現可能な最大の外部ＥＧＲ率を意味している。
【００３８】
小リフト量制御では、図２及び図３に示すように、吸気バルブ１４のリフト量を通常状態（通常のリフト量）よりも小さい小リフト量に設定する。なお、通常のリフト量とは、第２失火対策制御の非実行時に用いられるリフト量である。リフト量が減少すると、図４に示すように、筒内のタンブル流（タンブル比）が低下する。これにより、混合気の着火時には、図５に示すように、点火プラグ１８のプラグギャップ間を通過する気流の流速が低下するので、プラグギャップ間の火花が気流により流され難くなる。即ち、プラグギャップ間での火花切れが抑制されるので、図６に示すように、放電維持時間が長くなる。
【００３９】
従って、小リフト量制御によれば、例えば低負荷でＥＧＲ率が高い場合のように、着火に大きなエネルギが要求される条件下において、点火エネルギの分散を抑制し、混合気に対して高い点火エネルギを局所的に付加することができる。これにより、着火の確実性を高めて失火を抑制し、外部ＥＧＲ限界を向上させることができる。また、小リフト量制御は、図７に示すように、リフト量を僅かに減少させるだけでも、外部ＥＧＲ限界を大きく増加させることができ、外部ＥＧＲ限界に対して高い感度を有している。
【００４０】
（ＩＶＯ遅角制御）
次に、図８乃至図１２を参照して、ＩＶＯ遅角制御及びその効果を説明する。図８は、着火に必要なエネルギと、機関負荷と、筒内ＥＧＲ率との関係を示す特性線図である。図９は、ＩＶＯと筒内温度との関係を示す特性線図である。また、図１０は、ＩＶＯ遅角制御により増加する機関負荷及びポンプ損失の状態を示す特性線図である。図１１は、機関負荷と内部ＥＧＲ率との関係を示す特性線図である。また、図１２は、ＩＶＯと外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。
【００４１】
ＥＧＲ率が高い状態では、筒内の酸素濃度が低下するので、着火に必要なエネルギが増加する。この結果、点火エネルギが相対的に不足し、失火が発生し易くなる。特に、低負荷でＥＧＲ率が高い状態では、図８に示すように、筒内温度を混合気が着火可能な温度まで上昇させるために多くのエネルギが必要となる。このため、ＩＶＯ遅角制御では、図２及び図９に示すように、ＩＶＯを通常状態（通常のＩＶＯ）よりも遅角する（所謂、遅開き制御）。なお、通常のＩＶＯとは、第２失火対策制御の非実行時に用いられるＩＶＯである。ＩＶＯ遅角制御によれば、吸気バルブ１４が閉弁した状態でピストンが下降し、筒内容積が増加するので、筒内に吸込まれた空気が膨張し、当該空気の圧力及び温度が低下する。これにより、燃焼室の壁面と空気との温度差が大きくなり、壁面から空気への受熱量が増加するので、図９に示すように、筒内温度を通常状態よりも上昇させることができる。この結果、混合気の温度を高めて着火を容易に行うことができ、外部ＥＧＲ限界を向上させることができる。
【００４２】
また、低負荷領域で外部ＥＧＲ限界が低下する最大の要因は、内部ＥＧＲ率が高いことである。低負荷領域では、新気量が少ないので、吸気バルブと排気バルブのオーバーラップ期間を無くすことにより内部ＥＧＲ量を最小限に抑制しても、内部ＥＧＲ率が相対的に高くなる傾向がある。これに対し、ＩＶＯを遅角すると、図１０に示すように、同一トルクでのポンプ損失及び機関負荷が増加する。
【００４３】
この結果、機関負荷の増加に伴って新気量が増加するので、図１１に示すように、内部ＥＧＲ率を相対的に低下させることができる。従って、ＩＶＯ遅角制御によれば、外部ＥＧＲ率と内部ＥＧＲ率とを合わせた筒内ＥＧＲ率の失火限界が一定でも、内部ＥＧＲ率を低下させ、その分だけ外部ＥＧＲ限界を向上させることができる。また、ＩＶＯ遅角制御は、図１２に示すように、ＩＶＯを遅角するにつれて、外部ＥＧＲ限界を高めることができ、外部ＥＧＲ限界に対して高い感度を有している。
【００４４】
（ＩＶＣ進角制御）
次に、図１３乃至図１５を参照して、ＩＶＣ進角制御及びその効果を説明する。図１３は、ＩＶＣとプラグギャップ間の流速との関係を示す特性線図である。図１４は、ＩＶＣと筒内温度との関係を示す特性線図である。また、図１５は、ＩＶＣと外部ＥＧＲ限界との関係を示す特性線図である。ＩＶＣ進角制御では、図２及び図１３に示すように、ＩＶＣを通常状態（通常のＩＶＣ）よりも進角する（所謂、早閉じ制御）。なお、通常のＩＶＣとは、第２失火対策制御の非実行時に用いられるＩＶＣであり、一般的には、下死点よりも遅角側に設定される。
【００４５】
ＩＶＣ進角制御によれば、図１３に示すように、吸気行程を早期に終了し、筒内のガスの流速を速やかに減衰させることができる。即ち、吸気行程を早期に終了すると、筒内のガスの減衰時間が長くなるので、ガスの流速を十分に減少させることができる。これにより、通常状態と比較して、点火時にプラグギャップ間を流れる気流の流速が低下する。従って、小リフト量制御と同様の理由により、着火の確実性を高め、外部ＥＧＲ限界を向上させることができる。また、ＩＶＣ進角制御は、図１５に示すように、ＩＶＣを進角するにつれて、外部ＥＧＲ限界を高めることができ、外部ＥＧＲ限界に対して高い感度を有している。
【００４６】
また、ＩＶＣ進角制御では、ＩＶＣを通常状態から進角して下死点の近傍に設定するのが好ましい。ここで、「近傍」とは、ＩＶＣを下死点に設定した場合と同様の効果が得られる小さなクランク角の範囲を意味している。ＩＶＣを下死点の近傍まで進角することにより、実圧縮比が向上するので、図１４に示すように、着火時点における混合気の温度を通常常態よりも高めることができる。従って、図１３に示す効果に加えて、着火が容易な状態を実現し、外部ＥＧＲ限界を更に向上させることができる。
【００４７】
なお、上記ＩＶＣ進角制御では、ＩＶＣを進角すればよいものであり、必ずしもＩＶＣを下死点の近傍に設定する必要はない。即ち、本発明のＩＶＣ進角制御には、通常のＩＶＣが下死点よりも進角側に設定されるシステムにおいて、ＩＶＣを下死点から離れる方向に進角する制御も含まれる。
【００４８】
（２種類の失火対策制御の比較）
次に、図１６及び図１７を参照して、第１失火対策制御と第２失火対策制御の特性について比較する。図１６は、第２失火対策制御の効果を通常状態と比較して示す説明図である。図１７は、第１失火対策制御と第２失火対策制御をそれぞれ単独で実行した場合の効果と、組合わせた場合の効果とを示す説明図である。なお、図１７では、第１失火対策制御として、空燃比をリッチ化する制御を例示している。また、耐ＥＧＲ性の向上代とは、例えば外部ＥＧＲ限界の向上代に対応するもので、通常状態を基準として失火の抑制効果を表している。
【００４９】
図１６に示すように、第２失火対策制御、特に、小リフト量制御、ＩＶＯ遅角制御及びＩＶＣ進角制御を組合わせたベストモードにおいては、通常状態と比較して外部ＥＧＲ限界を大きく向上させることができる。特に、機関回転速度が３６００ｒｐｍ程度の運転領域では、通常状態での外部ＥＧＲ限界が約２％であるのに対し、第２失火対策制御での外部ＥＧＲ限界が約２０％まで大きく向上することが確認された。一方、第１失火対策制御は、図１７に示すように、第２失火対策制御よりも効果代が小さいものの、失火を抑制して耐ＥＧＲ性を向上させることができる。
【００５０】
第１失火対策制御（空燃比のリッチ化）と比較して、第２失火対策制御の効果が非常に大きいのは、次の理由による。一般に、着火性が最良となる空燃比、即ち、空燃比をリッチ化する場合の目標空燃比は、１２．５〜１３である。この空燃比は、通常状態での目標空燃比（理論空燃比）に近いので、空燃比のリッチ化により得られる着火性の改善度（効果代）は比較的小さなものとなる。但し、第１失火対策制御は、第２失火対策制御と比較して上限トルクが制限されないので、機関負荷が比較的大きい領域にも容易に適用することができる。
【００５１】
これに対し、第２失火対策制御では、小リフト量制御、ＩＶＯ遅角制御及びＩＶＣ進角制御を組合わせることで、大きな相乗効果を得ることができる。即ち、これら３種類の制御により、低負荷かつ高ＥＧＲ率の状態において大きく不足する着火エネルギの不足分を十分に補償することができる。従って、ＬＰＬ型のＥＧＲ機構３０によるＥＧＲ中に減速が行われた場合のように、低負荷で外部ＥＧＲ率が高い場合でも、失火を効果的に抑制することができる。しかも、吸気バルブ１４のバルブ特性だけを変更するので、燃費や運転性の低下を最小限に抑制することができる。また、第１失火対策制御と第２失火対策制御とを組合わせた場合には、両者の相乗効果により外部ＥＧＲ限界を更に向上させることができる。
【００５２】
なお、第２失火対策制御の効果は、上述のように、小リフト量制御、ＩＶＯ遅角制御及びＩＶＣ進角制御を組合わせたベストモードにおいて、最も顕著に発揮される。しかし、この効果は、少なくとも小リフト量制御により発揮することができる。従って、本発明の第２失火対策制御では、ＩＶＣ進角制御を採用せずに、小リフト量制御とＩＶＯ遅角制御とを組合わせてもよい。また、第２失火対策制御では、ＩＶＯ遅角制御を採用せずに、小リフト量制御とＩＶＣ進角制御を組合わせてもよい。更に言えば、第２失火対策制御は、小リフト量制御だけで構成してもよい。
【００５３】
次に、各制御の制限について考察する。第１失火対策制御は、上述のように効果代が比較的小さいので、例えば急減速のように外部ＥＧＲ限界が急激に低下する状況に適用するのが難しい。また、第１失火対策制御は、燃料噴射量の増量、点火時期の遅角等により燃費が低下し易いので、これらの制御量が大きくなる状況で使用するのは回避したい。
【００５４】
一方、第２失火対策制御は、外部ＥＧＲ限界が急激に低下する場合でも、失火を十分に抑制することができる。しかし、第２失火対策制御の実行時には、スロットル弁２４が大きく開弁していても、吸気バルブ１４のバルブ特性に応じて吸入空気量が制限される。即ち、第２失火対策制御は、上限トルクを制限する特性があるので、機関負荷が大きい領域に適用するのが難しい。
【００５５】
（失火対策可変制御）
上述した各失火対策制御の特性を踏まえて、本実施の形態では、失火対策可変制御を実行する。失火対策可変制御は、エンジン１０が減速状態となり、かつ、筒内に流入する残留ＥＧＲガスが存在し、更に、失火の可能性がある場合において、まず、外部ＥＧＲ率に基いて負荷判定値Ａを設定する。そして、機関負荷が負荷判定値Ａよりも大きいときには、第１失火対策制御だけを実行する。また、機関負荷が負荷判定値Ａよりも小さいときには、少なくとも第２失火対策制御を実行する。
【００５６】
一般に、外部ＥＧＲ限界は、機関負荷が小さいほど低下する傾向がある。また、失火対策制御では、外部ＥＧＲ限界が低下するほど、失火を抑制するために外部ＥＧＲ限界を高める能力が要求される。即ち、高負荷側の運転領域では、外部ＥＧＲ限界が比較的高いので、第１失火対策制御だけでも失火を抑制することが可能となる。また、低負荷側の運転領域では、外部ＥＧＲ限界が低いので、第２失火対策制御により外部ＥＧＲ限界を大きく高めることが必要となる。
【００５７】
このため、負荷判定値Ａは、失火対策制御が必要な運転領域において、第１失火対策制御だけで失火の抑制が可能な高負荷側の運転領域と、第２失火対策制御が必要な低負荷側の運転領域とを区分する負荷値に設定される。なお、「失火の抑制が可能」とは、「外部ＥＧＲ限界を現在の外部ＥＧＲ率よりも高めることが可能」であることを意味している。
【００５８】
また、失火対策制御では、外部ＥＧＲ率が高いほど、当該外部ＥＧＲ率を上回るように外部ＥＧＲ限界を高くする必要がある。このため、負荷判定値Ａは、外部ＥＧＲ率が高いほど大きな値に設定され、第２失火対策制御の適用範囲を拡大するように構成されている。また、外部ＥＧＲ限界は、機関負荷及び外部ＥＧＲ率だけでなく、機関回転速度によっても変化する。このため、負荷判定値Ａは、機関回転速度に基いて変更するのが好ましい。一方、負荷判定値Ａは、例えば第１失火対策制御により低下する燃費の低下量の許容限度、第２失火対策制御により制限されるトルクの制限量の許容限度等も考慮して補正してもよい。なお、負荷判定値Ａの具体例については、実施の形態２，３で後述する。
【００５９】
次に、図１８及び図１９を参照して、失火対策可変制御の基本的な動作について説明する。図１８は、ＥＧＲ中に減速が行われる状態の一例を模式的に示す説明図である。図１９は、本発明の実施の形態１において、失火対策可変制御の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１９は、ＥＧＲ中の減速時において、第１失火対策制御だけを実行した状態から、第１失火対策制御及び第２失火対策制御を併用した状態に切換える場合を例示している。
【００６０】
図１８に示すように、例えば定常運転時に急減速が行われると、ＥＧＲ限界は、定常運転時の値（例えば、２５％程度）から５％程度まで大きく減少する。このとき、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３４を閉弁してＥＧＲを停止するが、ＥＧＲ遅れ等により残留ＥＧＲガスが存在する場合には、失火対策可変制御を実行する。失火対策可変制御では、図１９に示すように、例えば失火の発生が予測され、かつ、機関負荷が前述の負荷判定値Ａよりも大きい区間ａにおいて、第２失火対策制御を実行せずに、第１失火対策制御だけを実行する。なお、失火の発生が予測される状態とは、図１９の下段に示すように、例えば筒内ＥＧＲ率がＥＧＲ失火限界（点線）よりも大きい状態である。また、本実施の形態では、筒内ＥＧＲ率がＥＧＲ失火限界よりも大きくなるタイミングを予測し、このタイミングよりも少し前から失火対策制御を実行する構成としてもよい。
【００６１】
ここで、内部ＥＧＲ率は、例えば機関回転速度、吸入空気量、吸気バルブ１４及び排気バルブ１６のバルブタイミング等に基いて推定される。外部ＥＧＲ率は、例えばＥＧＲ制御による目標ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ弁３４の目標開度）等に基いて推定される。また、失火を抑制可能な筒内ＥＧＲ率の限界値であるＥＧＲ失火限界は、例えば機関負荷、機関回転速度等に基いて推定される。従って、内部ＥＧＲ率と外部ＥＧＲ率とを加算することにより筒内ＥＧＲ率を算出し、算出した筒内ＥＧＲ率とＥＧＲ失火限界を比較することにより、失火の可能性を予測することができる。なお、内部ＥＧＲを無視することが可能な運転状態等では、外部ＥＧＲ率としてサージタンクのＥＧＲ率を用いてもよいし、筒内ＥＧＲ率として外部ＥＧＲ率を用いてもよい。
【００６２】
一方、例えば減速の程度が増大し、機関負荷が負荷判定値Ａよりも小さくなる区間ｂでは、第１失火対策制御及び第２失火対策制御の両方を実行する。なお、図１９では、機関負荷が徐々に増加する減速を例示した。これに対し、急減速等により機関負荷が減速の開始時点から負荷判定値Ａを下回る場合には、区間ａが存在せず、最初から第１失火対策制御及び第２失火対策制御の両方が実行される。
【００６３】
また、減速状態がある程度継続すると、残留ＥＧＲガスの排出が進むことにより、外部ＥＧＲ率が低下する。このとき、ＥＣＵ５０は、外部ＥＧＲ率の低下を負荷判定値Ａに反映し、負荷判定値Ａを減少させる。これにより、例えば図１９中の区間ｃでは、機関負荷が負荷判定値Ａよりも相対的に大きくなるので、第２失火対策制御が停止され、第１失火対策制御だけが実行される。
【００６４】
また、ＥＣＵ５０は、残留ＥＧＲガスの排出が終了するタイミングを算出し、当該タイミングの到来時に失火対策制御を終了する構成としてもよい。このタイミングは、吸気通路２０に残留した外部ＥＧＲガスが新気に入れ替わるタイミングである。即ち、上記タイミングは、例えば吸気通路２０のうちＥＧＲ弁３４よりも下流側の容積と、吸入空気量とに基いて、計算モデル等により算出することができる。なお、前記容積は、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。この制御によれば、残留ＥＧＲガスがなくなるタイミングで失火対策制御を的確に終了することができる。従って、失火対策制御の過不足を回避し、残留ＥＧＲガスに起因する失火を安定的に抑制することができる。
【００６５】
このように、失火対策可変制御によれば、減速時の筒内ＥＧＲ率に基いて失火を判定し、失火の可能性がある場合には、負荷状態から外部ＥＧＲ限界を推定し、第１失火対策制御と第２失火対策制御の選択を適切に切換えることができる。即ち、吸気バルブ１４のリフト量を小さくする第２失火対策制御は、失火抑制効果が高いものの、吸入空気量を減少させるのでトルク段差を発生させる虞れがある。このため、失火対策可変制御では、減速時の機関負荷が大きい場合に、まず、第１失火対策制御を選択することにより、トルク段差を抑制しつつ、失火対策を行うことができる。これにより、失火対策を実行しつつ、運転性を良好に保持することができる。
【００６６】
一方、減速時の機関負荷が小さい場合には、第１失火対策制御に加えて、失火抑制効果が高い第２失火対策制御を選択することができる。この結果、２種類の失火対策制御の相乗効果により、最大限の失火抑制効果を得ることができ、低負荷で外部ＥＧＲ率が高い状態でも、失火を安定的に抑制することができる。従って、例えばＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて適切な失火対策を段階的に実行し、失火を効率よく抑制することができる。また、状況に応じて制御を選択することで、個々の失火対策制御により生じ易い燃費や運転性の低下、トルクの制限等を最小限に抑制することができる。
【００６７】
上記効果の具体例について、図１９中の最下段を参照して説明する。図中の点線は、従来の失火対策制御によるＥＧＲ失火限界を例示している。実線は、失火対策可変制御によるＥＧＲ失火限界を例示している。まず、従来の制御では、ＥＧＲガスが残留した状態で減速が減速が行われたときに、実際の筒内ＥＧＲ率がＥＧＲ失火限界よりも大きくなり、失火が生じ易い状態となる。これに対し、本実施の形態では、第１失火対策制御及び第２失火対策制御により、ＥＧＲ失火限界を大きく改善し、例えば急減速時でも、ＥＧＲ失火限界が筒内ＥＧＲ率よりも高い状態を保持することができる。
【００６８】
（他の制御例）
本実施の形態では、図２０に示す失火対策可変制御を採用してもよい。図２０は、本発明の実施の形態１において、失火対策可変制御の他の一例を示すタイミングチャートである。この失火対策可変制御では、機関負荷が負荷判定値Ａよりも小さい場合に、第１失火対策制御を実行せずに、第２失火対策制御だけを実行する。従って、機関負荷が負荷判定値Ａよりも大きい状態から小さい状態に変化するような減速時には、最初に第１失火対策制御が実行されてから、第２失火対策制御に切換えられる。
【００６９】
このように構成される変形例によっても、図１９に示す失火対策可変制御とほぼ同様の効果を得ることができる。また、この変形例によれば、例えば第１失火対策制御の効果よりも燃費低下等の影響が大きいと判断される場合において、急減速時に第１失火対策制御が無理に用いられるのを回避することができる。なお、本発明では、図１９及び図２０に示す制御を組合わせてもよい。この制御については、実施の形態２で説明する。
【００７０】
実施の形態２．
次に、図２１乃至図２４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、４つの領域において、第１失火対策制御と第２失火対策制御の選択を変更することを特徴としている。図２１は、本発明の実施の形態２において、失火対策制御の選択を切換えるためのＥＧＲ領域の区分を示す説明図である。図２２は、機関負荷、外部ＥＧＲ率及び機関回転速度に基いてＥＧＲ領域を区分する３次元のデータマップを示す説明図である。
【００７１】
ＥＣＵ５０には、図２１及び図２２に示すように、３次元のデータマップが予め記憶されている。このデータマップは、例えば機関負荷、外部ＥＧＲ率及び機関回転速度に基いて定められるＥＧＲ領域を４つの領域Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３に区分するものである。前述したように、失火対策制御では、機関負荷が小さいほど、また、外部ＥＧＲ率が高いほど、外部ＥＧＲ限界を高くすることが要求される。従って、領域Ａ０〜Ａ３は、この要求を考慮して区分されている。
【００７２】
具体的に述べると、まず、基準の領域Ａ０は、減速が行われていない通常の運転領域に対応している。領域Ａ０は、各領域のうちで最も高負荷で低ＥＧＲ率の領域である。従って、領域Ａ０では、失火対策制御を実行しなくても、外部ＥＧＲ限界が外部ＥＧＲ率よりも高い状態に保持されるので、失火対策制御が不要となる。第１の領域Ａ１は、基準の領域Ａ０よりも低負荷で高ＥＧＲ率の領域である。このため、領域Ａ１では、領域Ａ０よりも外部ＥＧＲ限界が低下し、外部ＥＧＲ率に対する外部ＥＧＲ限界の余裕代が減少する。しかし、領域Ａ１では、外部ＥＧＲ限界の低下量がそれほど大きくないので、第１失火対策制御だけで失火の抑制が可能である。
【００７３】
第２の領域Ａ２は、領域Ａ１よりも低負荷で高ＥＧＲ率の領域である。このため、領域Ａ２では、領域Ａ１よりも外部ＥＧＲ限界の低下量が大きくなり、外部ＥＧＲ限界の余裕代が更に減少する。この余裕代は、第１失火対策制御の適用範囲を超えているが、第２失火対策制御の適用範囲である。従って、領域Ａ２では、第２失火対策制御だけで失火の抑制が可能である。第３の領域Ａ３は、領域Ａ２よりも低負荷で高ＥＧＲ率の領域であり、各領域のうちで最も高負荷で低ＥＧＲ率となっている。領域Ａ３では、外部ＥＧＲ限界が外部ＥＧＲ率に対して極端に低下するので、第１失火対策制御と第２失火対策制御の両方により外部ＥＧＲ限界を可能な限り高めることが要求される。
【００７４】
また、外部ＥＧＲ限界は、機関回転速度によっても変化する。このため、本実施の形態では、３次元のデータマップにより、機関回転速度に基いて領域Ａ０〜Ａ３の範囲を変更する。これにより、機関回転速度の変化による影響を各領域Ａ０〜Ａ３に反映し、個々の領域と失火対策制御との整合性を高めることができる。なお、本発明では、必ずしも機関回転速度を用いる必要はなく、例えば機関負荷と外部ＥＧＲ率とに基いて、２次元のデータマップにより領域を区分する構成としてもよい。また、外部ＥＧＲ限界に影響を与える他のパラメータ（例えば吸気温度、吸気圧等）を、前記データマップの引数に追加してもよい。
【００７５】
失火対策可変制御では、減速時に残留ＥＧＲガスが存在する場合に、機関負荷、外部ＥＧＲ率及び機関回転速度に基いて、前記データマップを参照することにより、運転状態が何れの領域に属するかを特定する。そして、運転状態が属する領域に基いて、後述のように特定の失火対策制御を選択して実行する。なお、上述した領域Ａ１〜Ａ３は、実施の形態１における負荷判定値Ａに相当している。より具体的に言えば、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との境界は、請求項１，２に記載された負荷判定値に相当している。また、第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３との境界は、請求項１，３に記載された負荷判定値に相当している。
【００７６】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図２３を参照して、失火対策可変制御の具体的な処理について説明する。図２３は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、エンジン運転中に繰返し実行されるものとする。
【００７７】
図２３に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、外部ＥＧＲが実行中であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップＳ１０４に移行する。また、ステップＳ１００の判定が不成立の場合には、ステップＳ１０２に移行し、外部ＥＧＲガスが残留中（テーリング時）であるか否かを判定する。ステップ１０２の判定が成立した場合には、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４の判定が不成立の場合には、筒内に流入する外部ＥＧＲガスが存在しないので、本ルーチンを終了する。
【００７８】
次に、ステップＳ１０４では、アクセル開度センサによりアクセルの操作状態（例えば、アクセルの開度、動作及び速度）を読込む。そして、ステップＳ１０６では、アクセルの操作状態に基いて減速中であるか否かを判定する。ステップＳ１０６の判定が成立した場合には、ステップＳ１０８により負荷予測制御を実行する。負荷予測制御は、減速中に到達する最小の負荷をアクセルの操作状態に基いて予測し、予測した負荷を失火対策可変制御で用いる機関負荷とするものである。負荷予測制御によれば、減速中には、例えばアクセルの開度、動作または速度が大きいほど、機関負荷が大きく減少し、到達する最小負荷が小さくなると予測することができる。
【００７９】
次に、ステップＳ１１０では、現在の機関回転速度及び外部ＥＧＲ率を読込む。減速の開始時にＥＧＲ弁３４が閉弁された状態では、残留ＥＧＲガスが新気と徐々に入れ替わることにより、外部ＥＧＲ率が徐々に減少していく。このため、最新の外部ＥＧＲ率は、例えば減速開始前の目標ＥＧＲ率と、ＥＧＲ弁３４を閉弁した時点の残留ＥＧＲガスの量と、ＥＧＲ弁３４を閉弁した後の積算吸入空気量とに基いて算出することができる。
【００８０】
次に、ステップＳ１１２では、ステップＳ１０８による予測負荷と、機関回転速度と、外部ＥＧＲ率とに基いて、前記データマップを参照することにより、領域Ａ０〜Ａ３の何れが将来の領域となるかを特定する。ここで、将来の領域とは、機関負荷が前記予測負荷に到達したときに、そのときの運転状態が属すると予測される領域を意味している。領域を特定した後には、ステップＳ１１８に移行する。
【００８１】
一方、ステップＳ１０６において、非減速中であると判定された場合には、負荷予測制御を実行せず、現在の運転状態が属する領域を特定する。具体的には、まず、ステップＳ１１４において、現在の機関回転速度、外部ＥＧＲ率及び機関負荷を読込む。次に、これらの読込値に基いて前記データマップを参照することにより、現在の領域を特定し、ステップＳ１１８に移行する。
【００８２】
次に、ステップＳ１１８では、特定された領域が領域Ａ０であるか否かを判定する。この判定処理は、失火の可能性を予測する処理に相当している。即ち、本実施の形態では、筒内ＥＧＲ率として外部ＥＧＲ率を用いることにより、外部ＥＧＲ率に基いて失火の可能性を予測している。ステップＳ１１８の判定が成立した場合には、失火の可能性が小さく、失火対策制御が必要ないので、何もせずに本ルーチンを終了する。また、ステップＳ１１８の判定が不成立の場合には、失火の発生が予測されるので、ステップＳ１２０に移行し、特定された領域が領域Ａ１であるか否かを判定する。ステップＳ１２０の判定が成立した場合には、失火の可能性が比較的低い領域である。そこで、この場合には、ステップＳ１２２に移行し、第１失火対策制御だけを実行する。
【００８３】
また、ステップＳ１２０の判定が不成立の場合には、ステップＳ１２４に移行し、特定された領域が領域Ａ２であるか否かを判定する。ステップＳ１２４の判定が成立した場合には、失火の可能性が比較的高い領域である。そこで、この場合には、ステップＳ１２６に移行し、第２失火対策制御だけを実行する。また、ステップＳ１２４の判定が不成立の場合には、特定された領域が領域Ａ３であるから、失火の可能性が極めて高い。そこで、この場合には、ステップＳ１３０に移行し、第１失火対策制御と第２失火対策制御の両方を実行する。
【００８４】
次に、図２４を参照して、上記制御による具体的な動作について説明する。図２４は、本発明の実施の形態２による失火対策可変制御を示すタイミングチャートである。この図において、実線は、ＥＧＲ中に領域Ａ３まで到達する急減速（図２１参照）が行われた場合を例示している。また、点線は、ＥＧＲ中に領域Ａ１に到達する程度の緩減速が行われた場合を例示している。
【００８５】
まず、急減速時には、アクセル開度（ドライバのトルク要求）が急激に減少し、これに伴って負荷率（＝空気量）が徐々に減少する。また、減速の開始時には、ＥＧＲ弁３４が閉弁されるが、外部ＥＧＲ率は、残留ＥＧＲガスが筒内に流入し続けることにより、減速の開始時点から遅れて徐々に減少する。この結果、急減速が開始されてから外部ＥＧＲ率が減少し始めるまでの期間中には、低負荷で高ＥＧＲ率の傾向が徐々に強くなるため、運転状態が属する領域は、Ａ１→Ａ２→Ａ３と移行する。そして、失火対策制御の選択は、領域の移行に合わせて、第１失火対策制御→第２失火対策制御→両方の失火対策制御と変化する。
【００８６】
次に、残留ＥＧＲガスの排出が進行することにより、外部ＥＧＲ率が減少し始めると、運転状態が属する領域は、Ａ３→Ａ２→Ａ１と移行する。これに伴って、失火対策制御の選択は、両方の失火対策制御→第２失火対策制御→第１失火対策制御と変化する。そして、最終的に運転状態が領域Ａ０に到達すると、第１失火対策制御及び第２失火対策制御が終了される。
【００８７】
一方、緩減速時には、負荷率の減少が緩やかになる。この結果、運転状態が属する領域は、Ａ１に移行するだけとなり、失火対策制御としては、第１失火対策制御だけが実行される。但し、緩減速時には、残留ＥＧＲガスの排出が遅くなるので、外部ＥＧＲ率は、比較的長い時間にわたって高い状態となる。これに伴って、領域Ａ１で第１失火対策制御が実行される時間も長くなる。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、失火対策の必要度に応じて領域Ａ０〜Ａ３を設定することができる。そして、運転状態が属する領域に基いて、第１失火対策制御だけを実行するか、第２失火対策制御だけを実行するか、両方の失火対策制御を実行するかを選択することができる。これにより、例えばＥＧＲ中に減速が行われた場合に、減速の状態に応じて適切な失火対策を段階的に実行し、失火を効率よく抑制することができる。しかも、本実施の形態では、失火対策の必要度に応じて制御を３段階に切換えることができる。従って、前記実施の形態１と同様の効果が得られる上に、失火対策の必要度に対して制御を高い精度で適合させることができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、図２３中のステップＳ１０８に示すように、負荷予測制御を実行する。これにより、減速により到達する将来の領域を予測して失火対策制御を選択することができる。従って、例えば急減速時でも、最終的な到達領域に適合する失火対策制御を先行して実行することができる。即ち、失火対策制御の応答遅れを抑制し、必要とされる失火対策制御を適切なタイミングで実行することができる。
【００９０】
実施の形態３．
次に、図２５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、負荷予測制御を実行せず、現在の運転状態に基いて常に最新の領域を特定する逐次処理を実行することを特徴としている。図２５は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、図２３に示すルーチンに対して、ステップＳ２００の処理を追加し、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の処理を除外したものである。このため、既出のステップについての説明は適宜省略するものとする。
【００９１】
図２５に示すルーチンでは、まず、ステップＳ２００において、減速中であるか否かを判定する。そして、減速中である場合には、ステップＳ１００に移行し、減速中でない場合には、本ルーチンを終了する。次の処理では、ステップＳ１００，Ｓ１０２の何れかの判定が成立した場合に、ステップＳ１１４に移行する。そして、ステップＳ１１４，Ｓ１１６では、現在の運転状態が属する領域を特定する。次に、ステップ１１８〜Ｓ１３０では、特定した領域に基いて失火対策制御を選択する。また、図２５に示すルーチンは、図２３と同様に、エンジン運転中に繰返し実行されるものであり、図２５中のステップＳ１００〜Ｓ１３０は、減速が開始されてから終了するまで繰返し実行される。このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態２とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、前記実施の形態１乃至３において、第１失火対策制御、第２失火対策制御、失火対策可変制御は、それぞれ第１失火対策手段、第２失火対策手段及び制御選択手段の具体例を示している。また、図２３中のステップＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１８及び図２５中のステップＳ１１４，Ｓ１１６，Ｓ１１８は、失火予測手段の具体例を示している。さらに、図２３中のステップＳ１１２及び図２５中のステップＳ１１６は、判定値設定手段の具体例を示している。
【００９３】
また、実施の形態１乃至３では、「筒内ＥＧＲ率」及び「外部ＥＧＲ率」を制御に用いる場合を例示した。しかし、本発明は、ＥＧＲ率に限定されるものではなく、「筒内ＥＧＲ量」及び「外部ＥＧＲ量」を制御に用いてもよい。また、実施の形態では、ＬＰＬ型のＥＧＲ機構３０を搭載したガソリンエンジンを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、ＨＰＬ型のＥＧＲ機構に適用してもよいし、ディーゼルエンジンに適用してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  気筒
１４  吸気バルブ
１６  排気バルブ
１８  点火プラグ
２０  吸気通路
２２  排気通路
２４  スロットル弁
２６  触媒
２８  過給機
３０  ＥＧＲ機構
３２  ＥＧＲ通路
３４  ＥＧＲ弁
３６  可変動弁機構
４０  センサ系統
５０  ＥＣＵ（制御装置）
Ａ  負荷判定値
Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３  領域（負荷判定値）
【図１】
2016014354.tif 000003
【図２】
2016014354.tif 000004
【図３】
2016014354.tif 000005
【図４】
2016014354.tif 000006
【図５】
2016014354.tif 000007
【図６】
2016014354.tif 000008
【図７】
2016014354.tif 000009
【図８】
2016014354.tif 000010
【図９】
2016014354.tif 000011
【図１０】
2016014354.tif 000012
【図１１】
2016014354.tif 000013
【図１２】
2016014354.tif 000014
【図１３】
2016014354.tif 000015
【図１４】
2016014354.tif 000016
【図１５】
2016014354.tif 000017
【図１６】
2016014354.tif 000018
【図１７】
2016014354.tif 000019
【図１８】
2016014354.tif 000020
【図１９】
2016014354.tif 000021
【図２０】
2016014354.tif 000022
【図２１】
2016014354.tif 000023
【図２２】
2016014354.tif 000024
【図２３】
2016014354.tif 000025
【図２４】
2016014354.tif 000026
【図２５】
2016014354.tif 000027