JP2010096003A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関及びこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御するにあたり、燃料カットの終了時にＥＧＲバルブが開いていることで発生するエンジン回転数の乱高下を抑制する。
【解決手段】ＥＧＲバルブの開弁中に燃料カットが終了した場合には、ＥＧＲバルブの閉弁中に燃料カットが終了した場合に比べて点火時期の遅角量を多くする。より具体的には、燃料カット終了直後における遅角量を、シリンダに流入する新気量が多いほど大きく設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関及びこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置に関する。

自動車等の内燃機関では、吸気系と排気系とを排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路を介して連通し、このＥＧＲ通路を介して排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲを行っている。ＥＧＲ通路には、これを開閉するＥＧＲバルブが設けられており、内燃機関の運転状況に応じてＥＧＲバルブの開度を操作し、排気ガスの還流率（または、還流量）や還流時期を制御する。

ＥＧＲバルブの故障は、適確なＥＧＲ制御の妨げとなる。よって、通常、ＥＧＲバルブの故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知するとともに記憶装置に記録を残すダイアグノーシス機構を実装している。

ＥＧＲバルブのダイアグノーシスでは、燃料カット中にＥＧＲバルブを開閉操作し、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ計測して、両者の差圧に基づいたＥＧＲバルブの故障判定を行う（例えば、下記特許文献を参照）。
特開平０２−００９９３７号公報

燃料カット中は燃料を燃焼させないので、ＥＧＲバルブのダイアグノーシスの際にＥＧＲ通路を経由して吸気系に還流する気体は燃焼ガスを含まない新気である。また、燃料カットの終了直後にＥＧＲバルブが開いている場合にも、ＥＧＲ通路を経由して吸気系に還流する気体は燃焼ガスを含まない新気である。

よって、ＥＧＲバルブの開弁中に燃料カットが終了すると、そのＥＧＲバルブの開度分だけシリンダに流入する新気（吸入空気）量が増すことになる。そして、新気量の増分に応じて燃料噴射量が増し、内燃機関の出力トルクが増大するために、エンジン回転数が乱高下する燃料カット復帰ショックが発生してしまう。

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたもので、燃料カットの終了時にＥＧＲバルブが開いていることで発生するショックを抑制することを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関またはこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置であり、燃料カット中にＥＧＲバルブの強制開弁を伴うダイアグノーシス処理を実施するものにおいて、ＥＧＲバルブの開弁中に燃料カットが終了した場合には、ＥＧＲバルブの閉弁中に燃料カットが終了した場合に比べて点火時期の遅角量を多くするようにした。

本発明によれば、燃料カットの終了時にＥＧＲバルブが開いていることで発生する燃料カット復帰ショックを抑制でき、ドライバビリティが改善する。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に１気筒の構成を概略的に示した内燃機関１００は、例えば自動車に搭載されるものである。内燃機関１００の吸気系１には、アクセルペダル（図示せず）の踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。シリンダ２上部に形成される燃焼室２１の天井部には点火プラグ８を、吸気マニホルド１２の吸気ポート側端部には燃料噴射弁３を、それぞれ設けている。

内燃機関１００の排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、その下流に三元触媒５２を装着している。そして、吸気系１と排気系５との間を、排気ガス再循環装置６を介して接続している。

排気ガス再循環装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通するＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素とする。ＥＧＲバルブ６２は、その開度操作を通じてＥＧＲ通路６１を還流する排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を制御する。

内燃機関１００及び排気ガス再循環装置６の制御を司る制御装置は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４を主体とする。ＥＣＵ４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース４３には、吸気負圧を検出する圧力センサ７１から出力される吸気負圧信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、アイドルスイッチ７４から出力されるＩＤＬ信号ｄ、冷却水温度を検出する水温センサ７６から出力される水温信号ｆ、燃焼圧の変化によりノッキングの状態を検出するノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅ等が入力される。出力インタフェース４４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してバルブ開度信号ｏ等を出力する。

中央演算装置４１は、予め記憶装置４２に格納されているプログラムを解釈、実行し、以て内燃機関１００の運転を制御する。即ち、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを入力インタフェース４３を介して取得し、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、点火時期、ＥＧＲバルブ６２の開度等を算出して、制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏを出力インタフェース４４を介して印加する。

ＥＣＵ４は、圧力センサ７１から出力される吸気負圧信号ａ、回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、ＥＧＲバルブ６２の開度等を参照し、新気量及びＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）を推測する。さらに、水温センサ７６から出力される水温信号ｆ等を参照して、要求される燃料噴射量いわばエンジン負荷を演算する。その上で、要求燃料噴射量に相当する燃料噴射時間（燃料噴射弁３に対する通電時間）だけ燃料噴射弁３に信号ｎを入力、吸気系１に燃料を噴射させる。

加えて、ＥＣＵ４は、内燃機関１００の運転状況に応じた目標ＥＧＲ率を達成するのに必要なＥＧＲバルブ６２の開度を演算し、開度信号ｏをＥＧＲバルブ６２に入力、ＥＧＲバルブ６２を操作する。

また、ＥＣＵ４は、ノッキングセンサ７５から出力されるノッキング信号ｅをも参照して、内燃機関１００の運転状況及びノッキング状態に応じた点火時期（遅角量または進角量）を演算し、その点火時期に点火プラグ８に信号ｍを入力、シリンダ２内の混合気への点火を行う。

しかして、本実施形態では、燃料噴射を行わない燃料カット中に、ＥＧＲバルブ６２のダイアグノーシス処理を実施するものとしている。燃料カットは、例えばエンジン回転数が一定以上あり、アイドルスイッチ７４がＯＮになったときに開始する。ＥＧＲダイアグノーシスでは、燃料カットの開始後にＥＧＲバルブ６２を開閉操作して、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ計測し、両者の差圧に基づいたＥＧＲバルブ６２の故障判定を行う。

燃料カットは、エンジン回転数が所定の復帰回転数以下まで下がったとき、あるいはアイドルスイッチ７４がＯＦＦになったときに終了する。故に、ＥＧＲダイアグノーシスの最中に燃料カットの終了条件が成立してしまうこともあり得る。例えば、急ブレーキが踏まれた場合やマニュアルトランスミッション車においてクラッチが切られた場合にはエンジン回転数が急落し、ＥＧＲダイアグノーシスの完了以前に燃料カットが終了してしまう。無論、アクセルが踏まれた場合も同様である。

ＥＧＲダイアグノーシスの完了以前に燃料カットが終了した場合には、燃料カット終了直後の時点で既にＥＧＲバルブ６２が開弁している状態となる。ＥＧＲダイアグノーシスの完了以後に燃料カットが終了した場合でも、燃料カット終了直後の時点で目標ＥＧＲ率が０でなければ、燃料カット終了直後からＥＧＲバルブ６２が開弁することになる。その際に、ＥＧＲ通路６１を経由して吸気系１に還流する気体は、殆どまたは全く燃焼ガスを含まない新気である。

ＥＧＲバルブ６２の開弁中に燃料カットが終了すると、そのＥＧＲバルブ６２の開度分だけシリンダ２に流入する新気量が増すことになる。そして、ＥＣＵ４は、新気量の増分に応じて燃料噴射量を増加させるので、内燃機関１００の出力トルクが増大し、エンジン回転数が乱高下する燃料カット復帰ショックが発生するおそれがある。この燃料カット復帰ショックを抑制するため、燃料カットの終了時にＥＧＲバルブ６２が開いている場合には、ＥＧＲバルブ６２が閉じている（ＥＧＲダイアグノーシスの完了後に燃料カットが終了した、またはそもそもＥＧＲダイアグノーシスを実施していない）場合に比べて、点火時期の遅角量を多くする。

具体的には、燃料カット終了直後における遅角量を、シリンダ２に流入する新気量が多いほど大きく設定する。予め、ＥＣＵ４の記憶装置４２には、新気量と遅角量との関係を定めたマップデータが格納されている。ＥＣＵ４は、燃料カット終了時に、このマップを参照して遅角量を決定する。即ち、吸気負圧、エンジン回転数及びＥＧＲバルブ６２の開度等から推測した新気量をキーとしてマップを検索し、適切な遅角量の値を得、その遅角量の分だけ点火プラグ８に点火信号ｍを入力するタイミングを遅らせる。但し、新気量の推測において、燃料カット終了直後のＥＧＲ率は０と見なす。

本実施形態の制御装置が実行する処理手順を、図２及び図３を参照して補足する。ＥＣＵ４は、燃料カット開始条件が成立した場合（ステップＳ１）、経過時間の計数を開始し（ステップＳ２）、その経過時間が所定値、例えば１秒に達したときに（ステップＳ３）ＥＧＲバルブ６２のダイアグノーシス処理を開始する（ステップＳ５）。但し、それ以前に燃料カット終了条件が成立した場合には（ステップＳ４）この限りではない。

そして、燃料カット中において、燃料カット終了条件が成立した場合には（ステップＳ６）、シリンダ２に流入する新気量を推測し（ステップＳ７）。その新気量に応じた遅角量を設定して（ステップＳ８）点火時期を遅らせる遅角制御を実行する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、点火（燃焼）毎に、または一定の点火回数に対して所定の割合で遅角量を減らし、最終的には遅角量を０に戻す。

本実施形態によれば、内燃機関１００またはこれに付帯する排気ガス再循環装置６を制御する制御装置４であり、燃料カット中にＥＧＲバルブ６２の強制開弁を伴うダイアグノーシス処理を実施するものにおいて、ＥＧＲバルブ６２の開弁中に燃料カットが終了した場合には、ＥＧＲバルブ６２の閉弁中に燃料カットが終了した場合に比べて点火時期の遅角量を多くするようにしたため、燃料カットの終了時にＥＧＲバルブが開いていることで発生する燃料カット復帰ショックを抑制でき、ドライバビリティが改善する。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、新気量を推測していたが、吸気系１にエアフローメータ等を設置して、新気量を直接計測するようにしてもよい。

また、特に、燃料カット終了直後の遅角量を決定する（ステップＳ８）に際して、新気量とともにエンジン回転数をも参酌してよい。この場合のＥＣＵ４は、新気量及びエンジン回転数と遅角量との関係を定めた２次元マップデータを参照して、適切な遅角量を得る。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における内燃機関、排気ガス再循環装置及び制御装置の概略構成を示す図。 同実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフロー図。 同実施形態の制御装置が実行する処理手順を示すフロー図。

符号の説明

０…内燃機関
４…ＥＣＵ（制御装置）
６…排気ガス再循環装置
６２…ＥＧＲバルブ

Claims (1)

1. 内燃機関またはこれに付帯する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を制御する制御装置であり、燃料カット中にＥＧＲバルブの強制開弁を伴うダイアグノーシス処理を実施するものにおいて、
   ＥＧＲバルブの開弁中に燃料カットが終了した場合には、ＥＧＲバルブの閉弁中に燃料カットが終了した場合に比べて点火時期の遅角量を多くすることを特徴とする制御装置。

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