(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えるＥＧＲシステムにおいて、暖機完了前の内燃機関において加速過渡時に燃焼の不安定化やＨＣ排出量の増加等の不具合が発生することを抑制する技術を提供する。【解決手段】ターボチャージャのタービンより上流の排気の一部をターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路に導くＨＰＬＥＧＲ手段と、タービンより下流の排気の一部をコンプレッサより上流の吸気通路に導くＬＰＬＥＧＲ手段と、高負荷になるほどＬＰＬＥＧＲ手段によるＥＧＲ量を増加させるとともに低負荷になるほどＨＰＬＥＧＲ手段によるＥＧＲ量を増加させるＥＧＲ制御手段と、内燃機関が暖機途中に加速過渡状態が検出された場合に、内燃機関における燃料の燃焼を安定化させる燃焼安定化手段と、を備える。【選択図】図３
2009046996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介し該ＨＰＬ通路に設けられたＨＰＬ用ＥＧＲ弁の弁開度を調整することにより排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介し該ＬＰＬ通路に設けられたＬＰＬ用ＥＧＲ弁の弁開度を調整することにより排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、
前記内燃機関の運転状態が高負荷になるほど前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気の量又は全ＥＧＲガス中の前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気の割合を増加させ、前記内燃機関の運転状態が低負荷になるほど前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気の量又は全ＥＧＲガス中の前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気の割合を増加させるＥＧＲ制御手段と、
前記内燃機関が暖機途中の場合、前記内燃機関がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する過渡時に、前記内燃機関における燃料の燃焼を安定化させる燃焼安定化手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記燃焼安定化手段は、燃料噴射時期を進角させる手段、パイロット噴射量を増加させる手段、有効圧縮比を高くする手段、内部ＥＧＲ量を増加させる手段、前記吸気通路にインタークーラをバイパスさせるバイパス通路を有し該バイパス通路を流れる吸気の量であるインタークーラバイパス量を増加させる手段、全ＥＧＲガス中の前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気の割合を大きくする手段、前記ＨＰＬ通路を流れるＥＧＲガスのガス量であるＨＰＬＥＧＲガス量を増加させる手段、ターボチャージャが可変ノズル機構を有し可変ノズル開度を閉じ側にする手段、グロープラグを作動させる手段、の少なくとも一つを有することを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に戻し内燃機関に再度吸入させるＥＧＲシステムが知られている。また、ターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、を併設し、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムも開発されている（例えば特許文献１を参照）。なお、ＨＰＬはＨｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐを意味し、ＬＰＬはＬｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｏｏｐを意味する。ＨＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的高圧であり、一方、ＬＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的低圧であることから、一般にこれらの名称が用いられる。
【特許文献１】特開２００４−１５０３１９号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７２４７号公報
【特許文献３】特開２００６−３７７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなＥＧＲシステムとしては、内燃機関の運転状態が低負荷の時には主にＨＰＬＥＧＲ手段によってＥＧＲを行い、高負荷になるほどＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＨＰＬＥＧＲガス）の量を減少させるとともにＬＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＬＰＬＥＧＲガス）の量を増加させてＥＧＲを行い、内燃機関の運転状態が高負荷の時には主にＬＰＬＥＧＲ手段によってＥＧＲを行うようにしたＥＧＲ制御を実行するＥＧＲシステムが考えられる。
【０００４】
ところで、ＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとではその温度特性が異なる。ＨＰＬ通路は内燃機関本体近傍に設けられ、その経路長が比較的短いため、ＨＰＬＥＧＲガスはＨＰＬ通路を経て内燃機関に戻るまでの流通過程で比較的冷却されにくい。そのため、ＨＰＬＥＧＲガスの温度は比較的高温になる傾向がある。これに対して、ＬＰＬ通路はその経路長が比較的長く、さらにＬＰＬＥＧＲガスの流通経路上にはインタークーラが配置されているため、ＬＰＬＥＧＲガスはＬＰＬ通路を経て内燃機関に戻るまでの流通過程で比較的冷却され易い。そのため、ＬＰＬＥＧＲガスの温度は比較的低温になる傾向がある。
【０００５】
ここで、暖機完了前（暖機途中）の内燃機関においては、吸気系を含む機関部材の温度が低温であるため、吸気の温度が低下し易い。そのため、内燃機関の運転状態が低負荷から高負荷に移行する加速過渡時に上記ＥＧＲ制御によって低温のＬＰＬＥＧＲガスの量を増加させた場合に、吸気温度が過度に低下して目標吸気温度より低くなる場合があった。吸気温度が目標吸気温度より低くなると、筒内温度が想定よりも低くなるため、着火遅れが大きくなってＨＣ排出量が増加したり失火等の燃焼不良が発生したりする虞があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みて考案されたものであり、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムにおいて、暖機完了前の内燃機関において運転状態が変化する過渡時に燃焼の不安定
化やＨＣ排出量の増加等の不具合が発生することを抑制する技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介し該ＨＰＬ通路に設けられたＨＰＬ用ＥＧＲ弁の弁開度を調整することにより排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介し該ＬＰＬ通路に設けられたＬＰＬ用ＥＧＲ弁の弁開度を調整することにより排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、
前記内燃機関の運転状態が高負荷になるほど前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＬＰＬＥＧＲガス）の量又は全ＥＧＲガス中のＬＰＬＥＧＲガスの割合（ＬＰＬＥＧＲ比率）を増加させ、前記内燃機関の運転状態が低負荷になるほど前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＨＰＬＥＧＲガス）の量又は全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの割合（ＨＰＬＥＧＲ比率）を増加させるＥＧＲ制御手段と、
前記内燃機関が暖機途中の場合、前記内燃機関がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する過渡時に、前記内燃機関における燃料の燃焼を安定化させる燃焼安定化手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、内燃機関がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する過渡時には、ＥＧＲ制御手段によってＬＰＬＥＧＲガス量又はＬＰＬＥＧＲ比率が増加させられる。ＬＰＬＥＧＲガス量又はＬＰＬＥＧＲ比率が増加させられると、前述のようにＬＰＬＥＧＲガスの温度は比較的低温であるため、運転状態が移行する前（ＬＰＬＥＧＲガス量又はＬＰＬＥＧＲ比率が増加させられる前）と比較して燃焼室内に吸入される吸気の温度が低下する。ＬＰＬＥＧＲガス量又はＬＰＬＥＧＲ比率の増加量は、このようにして低下した吸気温度が移行後の運転状態に対応する目標吸気温度に一致するように、予め適合作業等によって定められている。
【０００９】
しかしながら、内燃機関が暖機途中の場合、前述のように吸気系を含む機関部材が低温状態であるため、吸気系を流通する吸気と機関部材との間の熱授受によって吸気が温度低下し易い。そのため、暖機途中における加速等の過渡時に上述のようにして予め定められた規定の増加量だけＬＰＬＥＧＲガス量又はＬＰＬＥＧＲ比率が増加させられた場合、吸気温度が想定よりも過度に低下して目標吸気温度よりも低くなる可能性がある。その場合、筒内温度が想定よりも低下するため、燃焼が不安定化して失火やＨＣ排出量の増加等の不具合を招く可能性がある。
【００１０】
これに対し、上記本発明によれば、暖機途中における加速時には、燃焼安定化手段によって燃料の燃焼が安定化し、失火やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。
【００１１】
本発明において、燃焼安定化手段としては、例えば、燃料噴射時期を進角させる手段、パイロット噴射量を増加させる手段、有効圧縮比を高くする手段、内部ＥＧＲ量を増加させる手段、前記吸気通路にインタークーラをバイパスさせるバイパス通路を有し該バイパス通路を流れる吸気の量であるインタークーラバイパス量を増加させる手段、ＨＰＬＥＧＲ比率を高くする手段、ＨＰＬＥＧＲガス量を増加させる手段、ターボチャージャが可変ノズル機構を有し可変ノズル開度を閉じ側にする手段、グロープラグを作動させる手段、等の種々の手段を採用することができる。これらの手段は可能な範囲で組み合わせて燃焼安定化手段を構成することができる。
【００１２】
燃料噴射時期の進角、パイロット噴射量の増加、有効圧縮比の上昇、内部ＥＧＲ量の増加、グロープラグの作動等の手段によれば、筒内温度（圧縮端温度）を上昇させることができ、燃料の燃焼を安定化させることができる。また、インタークーラバイパス量の増加、ＨＰＬＥＧＲ比率の増加、ＨＰＬＥＧＲガス量の増加、可変ノズル開度の縮小等の手段によれば、吸気の温度（吸気マニホールドにおける温度）を上昇させることができるので、同様に燃料の燃焼を安定化させることができる。
【００１３】
なお、上記各種手段による補正は、内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する場合の移行後の運転状態に対応する規定値（目標値）に対して行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムにおいて、暖機完了前の内燃機関において運転状態が変化する過渡時に燃焼の不安定化やＨＣ排出量の増加等の不具合が発生することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本実施例に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。
【００１７】
内燃機関１の各気筒２は吸気マニホールド１７を介して吸気通路３に連通している。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述するＬＰＬ通路３１が接続されている。ＬＰＬ通路３１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を「吸気系」と総称する場合もある。
【００１８】
このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後、インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＬＰＬＥＧＲ装置３０及びＨＰＬＥＧＲ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブが開弁した際に各気筒２内に吸入される。
【００１９】
内燃機関１の各気筒２は排気マニホールド１８を介して排気通路４に連通している。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型ターボチャージャである。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、流入する排気の酸素濃度が高い時には排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低くなると吸蔵していたＮＯｘを放出して還元浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、捕集したＰＭを適時に酸化除去可能なパティキュレートフィルタと、を含んで構成されている。なお、排気浄化装置１０の構成はこの例に限られない。排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節する排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、ＬＰＬ通路３１が接続されている。なお、排気絞り弁１９がＬＰＬ通路３１の接続箇所より下流の排気通路４に配置されている構成であっても良い。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２や排気浄化装置１０等を「排気系」と総称する場合もある。
【００２０】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後、排気浄化装置１０を通過することによって含有する有害物質が浄化される。また、気筒２から排出された排気の一部は、後述するＨＰＬＥＧＲ装置４０及び／又はＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０で浄化された排気はマフラーを介して大気中に放出される。
【００２１】
内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＨＰＬＥＧＲ装置４０が備えられている。ＨＰＬＥＧＲ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＨＰＬ通路４１を有し、該ＨＰＬ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＨＰＬＥＧＲ装置４０によって内燃機関１に戻される排気を、以下「ＨＰＬＥＧＲガス」という。
【００２２】
ＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬＥＧＲガスを冷却するＨＰＬＥＧＲクーラ４３が配置されている。ＨＰＬＥＧＲクーラ４３より下流側（吸気通路３側）のＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬ通路４１の流路面積を変更するＨＰＬＥＧＲ弁４２が配置されている。ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を調節することによってＨＰＬ通路４１を流れるＨＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＨＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第２スロットル弁９の開度を調節したり背圧を調節したり、ノズルベーン５の開度を調節して背圧を調節したりする手段を用いることもできる。本実施例において、ＨＰＬＥＧＲ装置４０が本発明におけるＨＰＬＥＧＲ手段に相当する。
【００２３】
内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１に戻すＬＰＬＥＧＲ装置３０が備えられている。ＬＰＬＥＧＲ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続するＬＰＬ通路３１を有し、該ＬＰＬ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＬＰＬＥＧＲ装置３０によって内燃機関に戻される排気を、以下「ＬＰＬＥＧＲガス」という。
【００２４】
ＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬＥＧＲガスを冷却するＬＰＬＥＧＲクーラ３３が配置されている。ＬＰＬＥＧＲクーラ３３より下流側（吸気通路３側）のＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬ通路３１の流路面積を変更するＬＰＬＥＧＲ弁３２が配置されている。ＬＰＬＥＧＲ
弁３２の開度を調節することによってＬＰＬ通路３１を流れるＬＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＬＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第１スロットル弁６の開度を調節してＬＰＬ通路３１の上流と下流との差圧を調節する手段を用いることもできる。本実施例においては、ＬＰＬＥＧＲ装置３０が本発明におけるＬＰＬＥＧＲ手段に相当する。
【００２５】
このように構成されたＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲが行われると、燃料の燃焼温度が低下してＮＯｘの発生量を減少させることができる。
【００２６】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７の他、内燃機関１のウォータージャケット内を循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転するたびにパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサ類が電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＬＰＬＥＧＲ弁３２、ＨＰＬＥＧＲ弁４２等の機器類が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれら各機器が制御される。
【００２７】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて内燃機関１の回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて内燃機関１の負荷を算出する。このようにして取得した運転状態に応じて、目標噴射時期や目標吸気温等を読み込み、それら各パラメータの実際値が目標値になるように、上記各機器を制御する。
【００２８】
ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われるＥＧＲ制御について説明する。
【００２９】
図２に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図２において、横軸は内燃機関１の回転数を表し、縦軸は内燃機関１の負荷を表す。図２に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲを行う。また、負荷又は回転数が高くなるほどＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いて行われるＥＧＲ量（ＨＰＬＥＧＲガス量）を減少させるとともに、ＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いて行われるＥＧＲ量（ＬＰＬＥＧＲガス量）を増加させて、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲを行う。また、内燃機関１の運転状態が高負荷乃至高回転の時には主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲを行う。
【００３０】
図２において「ＨＰＬ」と表示された領域が主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＨＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ。また、「ＬＰＬ」と表示された領域が主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＬＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ、ＨＰＬＥＧＲ領域とＬＰＬ領域ＥＧＲとの間の「ＭＩＸ」と表示された中負荷又は中回転の領域がＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下「ＭＩＸＥＧＲ領域」と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸＥＧＲ領域では内燃機関１の運転状態が高負荷又は高回転側になるほどＨＰＬＥＧＲガス量が減少させられるとともにＬＰＬＥＧＲガス量が増加させられる制御が行われる。換言すると、高負荷又は高回転側に
なるほど全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの割合（ＨＰＬＥＧＲ比率）が低くされるとともに、全ＥＧＲガス中のＬＰＬＥＧＲガスの割合（ＬＰＬＥＧＲ比率）が高くされる。
【００３１】
各運転状態に対応するＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量の目標値は、内燃機関１が当該運転状態で定常運転している時のＮＯｘ排出量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、燃費等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は取得した運転状態に応じて、該運転状態に対応するＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量の目標値をＲＯＭから読み込み、ＨＰＬＥＧＲ装置４０やＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いて吸気系に戻される排気の量がそれぞれの目標値になるように、ＨＰＬＥＧＲ弁４２、ＬＰＬＥＧＲ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１９、ノズルベーン５等を制御する。本実施例においては、上記のＥＧＲ制御を行うＥＣＵ２０が本発明におけるＥＧＲ制御手段に相当する。
【００３２】
ところで、ＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとはその温度特性が相違する。ＨＰＬ通路４１は内燃機関１の本体近傍に設けられ、その経路長が比較的短いため、ＨＰＬＥＧＲガスはＨＰＬ通路４１を経て内燃機関１に戻るまでの流通過程で比較的冷却されにくい。そのため、ＨＰＬＥＧＲガスの温度は比較的高温になる傾向がある。これに対し、ＬＰＬ通路３１はその経路長が比較的長く、さらにＬＰＬＥＧＲガスの流通経路上にはインタークーラ８が配置されているため、ＬＰＬＥＧＲガスはＬＰＬ通路３１を経て内燃機関１に戻るまでの流通過程で比較的冷却され易い。そのため、ＬＰＬＥＧＲガスの温度は比較的低温になる傾向がある。
【００３３】
ここで、内燃機関１が暖機途中（暖機完了前）の状態である場合について考察する。暖機途中の内燃機関１においては、吸気系を含む機関部材の温度が低温であるため、吸気の温度が低下し易い。そのため、内燃機関１の運転状態がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する加速過渡時に、上述したＥＧＲ制御に従って低温のＬＰＬＥＧＲガス量が増量されると、吸気温度が過度に低下して目標吸気温度を下回ってしまう可能性がある。吸気温度が目標吸気温度より低くなると、筒内温度が想定よりも低くなるため、着火遅れが大きくなってＨＣ排出量が増加したり、失火等の燃焼不良が発生したりする虞がある。
【００３４】
そこで、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１が暖機途中である時に、内燃機関１の加速過渡状態を検出した場合には、ＨＰＬＥＧＲガス量を、当該加速過渡による移行先の運転状態（高負荷側の運転状態）に応じて定められる基本ＨＰＬＥＧＲガス量より増量するとともに、ＬＰＬＥＧＲガス量を、当該移行先の運転状態に応じて定められる基本ＬＰＬＥＧＲガス量より減量するようにした。ＨＰＬＥＧＲガス量を増量補正しＬＰＬＥＧＲガス量を減量補正することにより、高温のＨＰＬＥＧＲガスの量が増加し、低温のＬＰＬＥＧＲガスの量が減少するので、吸気温度（吸気マニホールド１７における温度）の過度の低下を抑制することができる。従って、吸気温度が目標吸気温度より低くなる可能性のある状況（すなわち暖機途中の加速過渡状態）においても、燃焼不良等の不具合が発生することを抑制できる。
【００３５】
図３は、内燃機関１の暖機途中における加速過渡時に上述のＨＰＬＥＧＲガス量増量補正及びＬＰＬＥＧＲガス量減量補正を行った場合のＨＰＬＥＧＲガス量、ＬＰＬＥＧＲガス量、及び吸気温度の変化の一例を示す図である。ここで、吸気温度とは、吸気マニホールド１７における温度を意味する。以下の説明においても、特別の記載のない限り同様とする。
【００３６】
図３（Ａ）は吸気温度の変化を示す図である。破線Ｃ１は上記補正を行わなかった場合
の吸気温度の変化を示しており、実線Ｃ２は上記補正を行った場合の吸気温度の変化を示している。また、図３（Ｂ）はＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示す図である。破線Ｃ３は上記補正を行わなかった場合のＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示しており、実線Ｃ４は上記補正を行った場合のＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示している。図３（Ｃ）はＬＰＬＥＧＲガス量の変化を示す図である。破線Ｃ５は上記補正を行わなかった場合のＬＰＬＥＧＲガス量の変化を示しており、実線Ｃ６は上記補正を行った場合のＬＰＬＥＧＲガス量の変化を示している。
【００３７】
内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ１）で、ＨＰＬＥＧＲガス量を、破線Ｃ３で示されるように、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本えＨＰＬＥＧＲガス量）ＧＨＰＬＨＩに変化させ、ＬＰＬＥＧＲガス量を、破線Ｃ５で示されるように、移行後の運転状態に対応する基本ＬＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量）ＧＬＰＬＨＩに変化させてしまうと、破線Ｃ１で示されるように、吸気温度が過剰に低下して、移行後の運転状態に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）ＴＩＮＨＩより低くなってしまう。
【００３８】
これに対し、本実施例では、ＨＰＬＥＧＲガス量を、実線Ｃ４で示すように、移行前の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲガス量（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量）ＧＨＰＬＬＯから高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＨＩまで徐々に減少させていくとともに、ＬＰＬＥＧＲガス量を、実線Ｃ６で示すように、移行前の運転状態に対応する基本ＬＰＬＥＧＲガス量（低負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量）ＧＬＰＬＬＯから高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量ＧＬＰＬＨＩまで徐々に増加させていく。そうすると、運転状態が高負荷側に移行した時点（ｔ１）から吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致する時点（ｔ２）までの期間（加速過渡期間）は、高温のＨＰＬＥＧＲガスの量が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より多くなり、且つ、低温のＬＰＬＥＧＲガスの量が高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量より少なくなるので、吸気温度の低下が抑制され、実線Ｃ２で示すように、当該加速過渡期間中に吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低くなることが抑制される。よって、筒内温度が想定よりも低くなることが抑制され、燃焼不良等の不具合の発生を抑制することができる。
【００３９】
なお、図３では、ＨＰＬＥＧＲガス量（ＬＰＬＥＧＲガス量）を、低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量（低負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量）から高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量）まで連続的に変化させる場合について例示したが、加速過渡期間中のＨＰＬＥＧＲガス量（ＬＰＬＥＧＲガス量）が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量）より多い（少ない）という条件が満たされるならば、ＨＰＬＥＧＲガス量（ＬＰＬＥＧＲガス量）の変化のさせ方は図３で示した例に限られない。例えば、段階的に変化させることもできる。
【００４０】
以下、ＥＣＵ２０によって上記のＥＧＲガス量の補正制御が実行される場合の具体的な実行手順について、図４に基づいて説明する。図４は、上記のＥＧＲガス量の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関１の稼働中ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００４１】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、内燃機関１の回転数、アクセル開度、燃料噴射量、冷却水温等を上述した各種センサからの信号に基づいて取得する。
【００４２】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて目標吸気温度を算出する。この場合の目標吸気温度とは、内燃機関１の筒内に吸入される吸気の温度の目標値であり、吸気マニホールド１７を通る吸気の温度に
相当する。
【００４３】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が暖機途中であるか否かを判定する。ステップＳ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。一方、ステップＳ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４４】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が加速過渡状態であるか否かを判定する。具体的には、例えば、アクセル開度センサ１５による検出値が所定量以上増加した場合に、加速過渡状態であると判定することができる。ステップＳ１０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０５に進む。一方、ステップＳ１０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００４５】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より増量するとともに、ＬＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量より減量する。
【００４６】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は吸気温度が目標吸気温度に等しくなったか否かを判定する。ここで、吸気温度は、エアフローメータ７による検出値、水温センサ１４による検出値、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を検出するセンサ（図示略）による検出値又はＬＰＬＥＧＲ弁３２に対する開度指令値、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を検出するセンサ（図示略）による検出値又はＨＰＬＥＧＲ弁４２に対する開度指令値、クランク角度センサ１６による検出値、アクセル開度センサ１５による検出値、排気絞り弁１９の開度を検出するセンサ（図示略）による検出値又は排気絞り弁１９に対する開度指令値、ノズルベーン５の開度を検出するセンサ（図示略）による検出値又はノズルベーン５に対する開度指令値等のパラメータに基づいて吸気温度を求めるモデルによって推定する。ＥＣＵ２０は肯定判定されるまでステップＳ１０６を繰り返す。ステップＳ１０６で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７に進む。
【００４７】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量に戻し、ＬＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＬＰＬＥＧＲガス量に戻す。
【００４８】
本実施例においては、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明における燃焼安定化手段に相当する。なお、ＨＰＬＥＧＲガス量の増量補正及びＬＰＬＥＧＲガス量の減量補正は、吸気温度が目標吸気温度に等しくなった時点で解除する。
【実施例２】
【００４９】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例のＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１のものと同様であるので詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施例では、内燃機関１の暖機途中に内燃機関１の加速過渡状態を検出した場合には、燃料噴射時期を、当該加速過渡による移行先の運転状態（高負荷側の運転状態）に応じて定められる基本燃料噴射時期（高負荷基本燃料噴射時期）より進角させる。燃料噴射時期を進角補正することにより、燃料の燃焼温度が上昇するので、燃焼が安定化する。従って、暖機途中の加速過渡時に吸気温度が移行先の運転状態に対応する目標吸気温度より低下している状況においても、燃焼不良等の不具合が発生することが抑制をできる。
【００５１】
図５は、内燃機関１の暖機途中における加速過渡時に上述の燃料噴射時期進角補正を行
った場合の燃料噴射時期及び吸気温度の変化の一例を示す図である。ここで、吸気温度とは吸気マニホールド１７における吸気の温度を意味する。以下の説明においても、特別な記載のない限り同様とする。
【００５２】
図５（Ａ）は吸気温度の変化を示す図である。実線Ｃ１は吸気温度の変化を示している。本実施例では、上記補正を行わなかった場合と行った場合とで吸気温度は同様の変化をする。すなわち、本実施例は実施例１と異なり、吸気マニホールド１７における吸気温度の低下を抑制することによって燃焼不良を抑制することを図るものではない。図５（Ｂ）は燃料噴射時期の変化を示す図である。破線Ｃ３は上記補正を行わなかった場合の燃料噴射時期の変化を示しており、実線Ｃ４は上記補正を行った場合の燃料噴射時期の変化を示している。
【００５３】
内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行すると、目標吸気温度が低負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＬＯから高負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＨＩに変化するのに応じて、実線Ｃ１のように吸気温度は徐々に低下する。ところが、内燃機関１の暖機中は吸気マニホールド１７や吸気通路３等を含む吸気系が低温状態であるため、吸気温度は過剰に低下してしまう。そして、運転状態が移行した時刻ｔ１から時間Δｔが経過した時刻ｔ０において、実線Ｃ１に示すように、吸気温度は高負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低い温度にまで低下する。
【００５４】
これに対し、本実施例では、運転状態が高負荷側に移行した時点（ｔ１）から吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致する時点（ｔ２）までの加速過渡期間中、実線Ｃ４に示すように、燃料噴射時期が高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩより進角側の噴射時期θＦＴＡに設定される。このように燃料噴射時期が進角補正されることにより、燃料の燃焼温度が上昇するので、暖機途中の加速過渡状態において吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低下している状況においても、燃焼不良等の不具合が発生することを抑制できる。
【００５５】
なお、図５では、加速過渡期間中の燃料噴射時期を高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩより進角側の一定の噴射時期θＦＴＡに固定した場合について例示したが、高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩより進角側であるという条件が満たされるならば、加速過渡期間中の燃料噴射時期の変化のさせ方はこれに限られない。例えば、低負荷運転状態に対応する基本燃料噴射時期θＦＬＯから高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩまで連続的に噴射時期を変化させても良いし、段階的に変化させるようにしても良い。
【００５６】
以下、ＥＣＵ２０によって上記の燃料噴射時期の補正制御が実行される場合の具体的な実行手順について、図６に基づいて説明する。図６は、上記の燃料噴射時期の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関１の稼働中ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００５７】
まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、内燃機関１の回転数、アクセル開度、燃料噴射量、冷却水温等を上述した各種センサからの信号に基づいて取得する。
【００５８】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ２０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて目標吸気温度を算出する。この場合の目標吸気温度とは、内燃機関１の筒内に吸入される吸気の温度の目標値であり、吸気マニホールド１７における吸気の温度に相当する。
【００５９】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が暖機途中であるか否かを判定する。ステップＳ２０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０４に進
む。一方、ステップＳ２０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６０】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が加速過渡状態であるか否かを判定する。具体的には、例えば、アクセル開度センサ１５による検出値が所定量以上増加した場合に、加速過渡状態であると判定することができる。ステップＳ２０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０５に進む。一方、ステップＳ２０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６１】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期を高負荷基本燃料噴射時期より進角させる。
【００６２】
図５（Ａ）の実線Ｃ１に示したように、吸気温度は、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行した時刻ｔ１から時間Δｔが経過した時点ｔ０において高負荷側の運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＨＩを越えてさらに低下し、その後徐々に上昇して目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致するように変化する。後述するように、本実施例の燃料噴射時期の進角補正制御は、吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致した時点で終了させるようにしている。そのため、時刻ｔ０より以前に吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致したか否かの判定が実行されると、時刻ｔ０で当該判定において肯定判定がなされ、燃料噴射時期の進角補正制御が終了してしまうことになる。
【００６３】
これを防止するために、本実施例では、運転状態が変化した直後に吸気温度が低下して一時的に目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致する時刻ｔ０より以前には、燃料噴射時期の進角補正制御の終了を決定するための吸気温度の判定を行わないようにした。具体的には、ステップＳ２０６において、内燃機関１の運転状態が変化した直後、吸気温度が低下していく際に吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩを下回る時刻ｔ０を算出する。この時刻ｔ０は、移行前の低負荷側の運転状態、移行後の高負荷側の運転状態、冷却水温、クランク角度センサ１６による検出値、アクセル開度センサ１５による検出値、排気絞り弁１９の開度の検出値又は指令値、ノズルベーン５の開度の検出値又は指令値、等の種々のパラメータに基づいて予め定められるモデルによって推定する。
【００６４】
そして、ステップＳ２０７において、ＥＣＵ２０は現在時刻ｔがステップＳ２０６で算出した時刻ｔ０以上になったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ２０７で肯定判定がなされるまで次のステップＳ２０８には進まない。
【００６５】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ２０は吸気温度が目標吸気温度に等しくなったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は肯定判定されるまでステップＳ２０８を繰り返す。ステップＳ２０８で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ２０９に進む。
【００６６】
ステップＳ２０９において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期を高負荷基本燃料噴射時期に戻す。
【００６７】
本実施例において、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明における燃焼安定化手段に相当する。
【実施例３】
【００６８】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例のＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１のものと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６９】
本実施例では、内燃機関１の暖機途中に内燃機関１の加速過渡状態が検出された場合には、内部ＥＧＲ量を、当該加速過渡による移行先の運転状態（高負荷側の運転状態）に応じて定められる基本内部ＥＧＲ量（高負荷基本内部ＥＧＲ量）より増量する。これにより、筒内温度が上昇するので、燃焼を安定化させることができる。従って、暖機途中の加速過渡時に吸気温度が移行先の運転状態に対応する目標吸気温度より低下している状況においても、燃焼不良等の不具合が発生することを抑制できる。
【００７０】
図７は、内燃機関１の暖機途中における加速過渡時に上述の内部ＥＧＲ量増量補正を行った場合の吸気温度、筒内温度、及び内部ＥＧＲ量の変化の一例を示す図である。ここで、吸気温度とは、吸気マニホールド１７における吸気の温度を意味する。以下の説明においても、特別な記載のない限り同様とする。
【００７１】
図７（Ａ）は吸気温度の変化を示す図である。実線Ｃ１は吸気温度の変化を示している。本実施例では、上記補正を行わなかった場合と行った場合とで吸気温度は同様の変化をする。すなわち、本実施例は実施例１と異なり、吸気マニホールド１７における吸気温度の低下を抑制することによって燃焼不良を抑制することを図るものではない。図７（Ｂ）は筒内温度の変化を示す図である。ここで、筒内温度とは、筒内の平均的なガス温度を意味するものとする。以下の説明においても特別の記載のない限り同様とする。破線Ｃ２は上記補正を行わなかった場合の筒内温度の変化を示しており、実線Ｃ３は上記補正を行った場合の筒内温度の変化を示している。図７（Ｃ）は内部ＥＧＲ量の変化を示す図である。破線Ｃ４は上記補正を行わなかった場合の内部ＥＧＲ量の変化を示しており、実線Ｃ５は上記補正を行った場合の内部ＥＧＲ量の変化を示している。
【００７２】
内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行すると、目標吸気温度が低負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＬＯから高負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＨＩに変化するのに応じて、実線Ｃ１のように吸気温度は徐々に低下する。ところが、内燃機関１の暖機中は吸気マニホールド１７や吸気通路３等を含む吸気系が低温状態であるため、吸気温度は過剰に低下してしまう。そして、運転状態が移行した時刻ｔ１から時間Δｔが経過した時刻ｔ０において、実線Ｃ１に示すように、吸気温度は高負荷運転状態に対応する目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低い温度にまで低下する。
【００７３】
これに対し、本実施例では、運転状態が高負荷側に移行した時点（ｔ１）から吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致する時点（ｔ２）までの加速過渡期間中、実線Ｃ５に示すように、内部ＥＧＲ量が低負荷側の運転状態に対応する基本内部ＥＧＲ量（低負荷基本内部ＥＧＲ量）ＧＥＧＲＩＬＯから高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩまで徐々に減少させていく。そうすると、運転状態が高負荷側に移行した時点（ｔ１）から吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩに一致する時点（ｔ２）までの期間（加速過渡期間）は、内部ＥＧＲ量が高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩより多くなるので、実線Ｃ３に示すように筒内温度が上昇する。これにより、吸気温度が高負荷目標吸気温度より低い状況においても、燃焼が安定化し、燃焼不良等の不具合が発生することを抑制できる。
【００７４】
なお、図７では、内部ＥＧＲ量を低負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＬＯから高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩまで連続的に変化させる場合について例示したが、加速過渡期間中の内部ＥＧＲ量が高負荷基本内部ＥＧＲ量より多いという条件が満たされるならば、内部ＥＧＲ量の変化のさせ方は図７で示した例に限られない。例えば、段階的に減少させていくこともできる。
【００７５】
以下、ＥＣＵ２０によって上記の内部ＥＧＲ量の補正制御が実行される場合の具体的な実行手順について、図８に基づいて説明する。図８は、上記の内部ＥＧＲ量の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関１の稼働中ＥＣＵ２０によ
って繰り返し実行される。
【００７６】
まず、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、内燃機関１の回転数、アクセル開度、燃料噴射量、冷却水温等を上述した各種センサからの信号に基づいて取得する。
【００７７】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ３０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて目標吸気温度を算出する。この場合の目標吸気温度とは、内燃機関１の筒内に吸入される吸気の温度の目標値であり、吸気マニホールド１７における吸気の温度に相当する。
【００７８】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が暖機途中であるか否かを判定する。ステップＳ３０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０４に進む。一方、ステップＳ３０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７９】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が加速過渡状態であるか否かを判定する。具体的には、例えば、アクセル開度センサ１５による検出値が所定量以上増加した場合に、加速過渡状態であると判定することができる。ステップＳ３０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０５に進む。一方、ステップＳ３０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８０】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ２０は内部ＥＧＲ量を高負荷基本内部ＥＧＲ量より増量する。
【００８１】
本実施例の内部ＥＧＲ量の増量補正制御についても、実施例２の燃料噴射時期の進角補正制御の場合と同様に、吸気温度が目標吸気温度と一致した時点で補正を解除するようにしている。
【００８２】
そのため、本実施例においても、実施例２と同様に、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行した直後において吸気温度が低下して目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低い温度にまで低下する際に内部ＥＧＲ量の増量補正制御が終了されてしまうことを防止するために、内部ＥＧＲ量の増量補正制御を開始してから（内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷に移行してから）吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩと一致したか否かの判定を実行するまでにディレイを設けるようにした。
【００８３】
すなわち、ステップＳ３０６において、内燃機関１の運転状態が変化した直後、吸気温度が低下していく際に吸気温度が目標吸気温度ＴＩＮＨＩを下回る時刻ｔ０を算出する。この時刻ｔ０は、移行前の低負荷側の運転状態、移行後の高負荷側の運転状態、冷却水温、クランク角度センサ１６による検出値、アクセル開度センサ１５による検出値、排気絞り弁１９の開度の検出値又は指令値、ノズルベーン５の開度の検出値又は指令値、等の種々のパラメータに基づいて予め定められるモデルによって推定する。
【００８４】
そして、ステップＳ３０７において、ＥＣＵ２０は現在時刻ｔがステップＳ３０６で算出した時刻ｔ０以上になったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ３０７で肯定判定がなされるまで次のステップＳ３０８には進まない。
【００８５】
ステップＳ３０８において、ＥＣＵ２０は吸気温度が目標吸気温度に等しくなったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は肯定判定されるまでステップＳ３０８を繰り返す。ステップＳ３０８で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ３０９に進む。
【００８６】
ステップＳ３０９において、ＥＣＵ２０は内部ＥＧＲ量を高負荷基本内部ＥＧＲ量に戻す。
【００８７】
本実施例においては、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明における燃焼安定化手段に相当する。
【００８８】
内部ＥＧＲ量を増量する手段としては、例えば、ＶＶＴ機構を制御して、排気行程から吸気行程にかけて排気バルブと吸気バルブとがともに開弁しているバルブオーバーラップ量を増加させる方法や、排気バルブの閉弁時期を進角させる方法、排気絞り弁１９やノズルベーン５の開度を閉じ側にして排気通路４における背圧を上昇させる方法などを例示することができる。
【実施例４】
【００８９】
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例のＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１のものと同様であるので詳細な説明を省略する。
【００９０】
本実施例では、内燃機関１の暖機途中に内燃機関１の加速過渡状態を検出した場合には、ＶＮ開度を、当該加速過渡による移行先の運転状態（高負荷側の運転状態）に応じて定められる基本ＶＮ開度（高負荷基本ＶＮ開度）より閉じ側の開度に補正するとともに、ＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷側の運転状態に応じて定められる基本ＨＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量）より増量する。これにより、過給圧が上昇し、吸気温度（吸気マニホールド１７における温度）が上昇するので、吸気温度の過度の低下を抑制することができる。従って、吸気温度が目標吸気温度より低くなる可能性のある状況（すなわち暖機途中の加速過渡状態）においても、燃焼不良等の不具合が発生することを抑制できる。この時、ＨＰＬＥＧＲガス量が増量補正されるので、吸気温度の過度の低下をより確実に抑制することができ、また、過給圧の上昇によるＥＧＲ率の低下を抑制できるのでＮＯｘ発生量の増加を抑制することもできる。
【００９１】
図９は、内燃機関１の暖機途中における加速過渡時に上述のＶＮ開度補正及びＨＰＬＥＧＲガス量増量補正を行った場合のＨＰＬＥＧＲガス量、ＶＮ開度、過給圧、及び吸気温度の変化の一例を示す図である。ここで、吸気温度とは、吸気マニホールド１７における吸気の温度が意味する。以下の説明においても、特別の記載のない限り同様とする。
【００９２】
図９（Ａ）は吸気温度の変化を示す図である。破線Ｃ１は上記補正を行わなかった場合の吸気温度の変化を示しており、実線Ｃ２は上記補正を行った場合の吸気温度の変化を示している。また、図９（Ｂ）は過給圧の変化を示す図である。破線Ｃ３は上記補正を行わなかった場合の過給圧の変化を示しており、実線Ｃ４は上記補正を行った場合の過給圧の変化を示している。図９（Ｃ）はＶＮ開度の変化を示す図である。破線Ｃ５は上記補正を行わなかった場合のＶＮ開度の変化を示しており、実線Ｃ６は上記補正を行った場合のＶＮ開度の変化を示している。図９（Ｄ）はＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示す図である。破線Ｃ７は上記補正を行わなかった場合のＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示しており、実線Ｃ８は上記補正を行った場合のＨＰＬＥＧＲガス量の変化を示している。
【００９３】
実線Ｃ６に示すように、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ１）から吸気温度が高負荷側の運転状態に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）ＴＩＮＨＩに一致する時点（ｔ２）までの期間（加速過渡期間）中、ＶＮ開度は高負荷基本ＶＮ開度より閉じ側の開度ＶＮＴＡとされる。これにより、実線Ｃ４で示すように、加速過渡期間中の過給圧が高負荷側の運転状態に対応する基本過給圧ＰＩＮＨＩより高い圧
力ＰＩＮＴＡになる。これにより、吸気温度の低下が抑制され、実線Ｃ２で示すように、加速過渡期間中に吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩより低くなることが抑制される。よって、筒内温度が想定よりも低くなることが抑制され、燃焼不良等の不具合の発生を抑制することができる。また、実線Ｃ８に示すように、高温のＨＰＬＥＧＲガスの量が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より増量されるので、より一層吸気温度の低下を抑制することができるとともに、過給圧の上昇に伴うＥＧＲ率の低下が抑制され、ＮＯｘ発生量の増加を抑制することもできる。
【００９４】
なお、図９では、加速過渡期間中のＶＮ開度及びＨＰＬＥＧＲガス量を一定値とした場合を例示したが、高負荷基本ＶＮ開度より閉じ側の開度であるという条件が満たされるならば、加速過渡期間中のＶＮ開度の変化のさせ方はこれに限られない。ＨＰＬＥＧＲガス量についても、高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より多いという条件が満たされるならば、加速過渡期間中のＨＰＬＥＧＲガス量の変化のさせ方はこれに限られない。例えば、低負荷側の運転状態に対応する基本量から連続的に高負荷側の運転状態に対応する基本量に変化させるようにすることができる。
【００９５】
以下、ＥＣＵ２０によって上記の補正制御が実行される場合の具体的な実行手順について、図１０に基づいて説明する。図１０は、上記の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。このルーチンは内燃機関１の稼働中ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００９６】
まず、ステップＳ４０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、内燃機関１の回転数、アクセル開度、燃料噴射量、冷却水温等を上述した各種センサからの信号に基づいて取得する。
【００９７】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ４０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて目標吸気温度を算出する。この場合の目標吸気温度とは、内燃機関１の筒内に吸入される吸気の温度の目標値であり、吸気マニホールド１７における吸気の温度に相当する。
【００９８】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が暖機途中であるか否かを判定する。ステップＳ４０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０４に進む。一方、ステップＳ４０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００９９】
ステップＳ４０４において、ＥＣＵ２０は内燃機関１が加速過渡状態であるか否かを判定する。具体的には、例えば、アクセル開度センサ１５による検出値が所定量以上増加した場合に、加速過渡状態であると判定することができる。ステップＳ４０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０５に進む。一方、ステップＳ４０４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１００】
ステップＳ４０５において、ＥＣＵ２０はＶＮ開度を高負荷基本ＶＮ開度より閉じ側の開度とするとともに、ＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より増量する。
【０１０１】
ステップＳ４０６において、ＥＣＵ２０は吸気温度が目標吸気温度に等しくなったか否かを判定する。ＥＣＵ２０は肯定判定されるまでステップＳ４０６を繰り返す。ステップＳ４０６で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ４０７に進む。
【０１０２】
ステップＳ４０７において、ＥＣＵ２０はＶＮ開度を高負荷基本ＶＮ開度に戻し、ＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量に戻す。
【０１０３】
本実施例においては、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０５を実行するＥＣＵ２０が、本発明における燃焼安定化手段に相当する。
【０１０４】
なお、暖機途中に加速過渡状態が検出された場合に、上記各実施例以外の手段によって、燃焼不良を抑制することもできる。例えば、パイロット噴射量を増加させる手段、有効圧縮比を高くする手段（例えばＶＶＴ機構を制御して吸気バルブの閉弁時期をクランク軸角度において吸気行程の下死点側に変更させる）、ＨＰＬＥＧＲガスにＨＰＬＥＧＲクーラ４３をバイパスさせる構成を有するＥＧＲシステムにおいてＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量を増加させる手段、同様にＬＰＬＥＧＲクーラ３３をバイパスさせるＬＰＬＥＧＲガス量を増加させる手段、インタークーラ８をバイパスさせる吸気の量を増加させる手段、グロープラグを動作させる手段等を燃焼安定化手段として実施することができる。また、これらの各種手段や上記各実施例は可能な範囲で組み合わせて本発明の燃焼安定化手段を実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施例におけるＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例における運転状態に応じたＥＧＲ制御マップの一例を示す図である。
【図３】実施例１の補正制御を行った場合の吸気温度、ＨＰＬＥＧＲガス量、及びＬＰＬＥＧＲガス量の変化の一例を示す図である。
【図４】実施例１の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】実施例２の補正制御を行った場合の吸気温度及び燃料噴射時期の変化の一例を示す図である。
【図６】実施例２の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図７】実施例３の補正制御を行った場合の吸気温度、筒内温度、及び内部ＥＧＲ量の変化の一例を示す図である。
【図８】実施例３の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図９】実施例４の補正制御を行った場合の吸気温度、過給圧、ＶＮ開度、及びＨＰＬＥＧＲガス量の変化の一例を示す図である。
【図１０】実施例４の補正制御ルーチンを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ノズルベーン
６     第１スロットル弁
７     エアフローメータ
８     インタークーラ
９     第２スロットル弁
１０   排気浄化装置
１１   コンプレッサ
１２   タービン
１３   ターボチャージャ
１４   水温センサ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランク角度センサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
１９   排気絞り弁
２０   ＥＣＵ
３０   ＬＰＬＥＧＲ装置
３１   ＬＰＬ通路
３２   ＬＰＬＥＧＲ弁
３３   ＬＰＬＥＧＲクーラ
４０   ＨＰＬＥＧＲ装置
４１   ＨＰＬ通路
４２   ＨＰＬＥＧＲ弁
４３   ＨＰＬＥＧＲクーラ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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