JP2012167601A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置を備えた過給機付きエンジンにおいて、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止できるようにする。
【解決手段】エンジン１１の減速時に排気圧を低下させる排気圧低下制御（例えばウェイストゲートバルブ２７を開弁させる制御や排気バルブの閉弁時期を上死点近傍へ遅角する制御等）を実行することで、内部ＥＧＲガス（気筒内に残留する燃焼ガス）の排気を促進して、内部ＥＧＲガス量を減少させる。これにより、減速時に吸気管１２内に滞留する外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ装置２８により還流されたＥＧＲガス）が過剰に多い状態であっても、気筒内に充填される総ＥＧＲガス量（外部ＥＧＲガス量＋内部ＥＧＲガス量）の増加を抑制するか又は気筒内に充填される総ＥＧＲガス量を減少させて、燃料カット制御を実施できない状況でもＥＧＲガスによる減速時の失火を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。

近年、車両に搭載される内燃機関（エンジン）においては、出力性能を確保しながら燃費を向上させるために、小排気量のエンジンに過給機を搭載した過給ダウンサイジングエンジンを採用するようにしたものがある。この過給ダウンサイジングエンジンは、高負荷運転の頻度が増加してノックが発生し易くなるため、排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を搭載してノックの発生を抑制するようにしたものがある。

しかし、ＥＧＲ装置を搭載したエンジンは、減速時にスロットル開度（スロットルバルブの開度）を閉じ側に制御したときに、ＥＧＲ弁を閉弁するようにしても、スロットルバルブの上流側の吸気通路内にＥＧＲガスが滞留して、ＥＧＲガスが過剰に多い状態となるため、失火が発生し易くなるという問題がある。

この対策として、例えば、特許文献１（特開２０１０−７７８９８号公報）に記載されているように、ＥＧＲ装置を搭載したエンジンにおいて、減速時に燃料カット制御（燃料噴射を停止する制御）を実施する時期を早くすることで、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止するようにしたものがある。

特開２０１０−７７８９８号公報

しかし、上記特許文献１の技術では、過給ダウンサイジングエンジンのように低回転高負荷運転状態でＥＧＲ装置を作動させる場合、低回転高負荷運転からの減速時に、燃料カット制御を実施する時期を早くして失火を防止しようとしても、エンジン回転速度が低いため燃料カット制御を実施することができず、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、燃料カット制御を実施できない状況でもＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の減速時に排気圧を低下させる排気圧低下制御を実行する制御手段を備えた構成としたものである。

減速時に排気圧低下制御を実行して排気圧を低下させれば、内部ＥＧＲガス（気筒内に残留する燃焼ガス）の排気を促進して、内部ＥＧＲガス量を減少させることができる。これにより、減速時に吸気通路内に滞留する外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ装置により還流されたＥＧＲガス）が過剰に多い状態であっても、気筒内に充填される総ＥＧＲガス量（外部ＥＧＲガス量＋内部ＥＧＲガス量）の増加を抑制するか又は気筒内に充填される総ＥＧＲガス量を減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でもＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

具体的には、請求項２のように、排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機と、排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備えたシステムでは、減速時にウェイストゲートバルブを開弁させることで排気圧低下制御を実行するようにしても良い。ウェイストゲートバルブを開弁させれば、排気タービンをバイパスして流れる排出ガス量を増加させて、排気圧を低下させることができ、内部ＥＧＲガスの排気を促進することができる。

また、請求項３のように、内燃機関の排気バルブのバルブ開閉特性（例えば、リフト量、作用角、開閉時期等）を変化させる可変バブル機構を備えたシステムでは、減速時に可変バブル機構により排気バルブのバルブ開閉特性を排気圧の低下方向に変化させることで排気圧低下制御を実行するようにしても良い。この場合、例えば、排気バルブのリフト量を増加させる、或は、排気バルブの作用角を広くする、或は、排気バルブの閉弁時期を上死点から遠ざかるよう進角する。このようにすれば、気筒内から排気バルブのバルブ開口部を通して排出ガスが排出される際の圧損を小さくして、排気圧を低下させることができ、内部ＥＧＲガスの排気を促進することができる。

また、本発明は、請求項４のように、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の減速時に吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させる交換速度上昇制御を実行する制御手段を備えた構成としても良い。

減速時に交換速度上昇制御を実行して吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度（ＥＧＲガスが吸入空気に入れ替わる速度）を上昇させれば、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気通路内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

具体的には、請求項５のように、内燃機関の吸入空気を冷却する吸入空気冷却手段を備えたシステムでは、減速時に吸入空気冷却手段の冷却能力を高めることで交換速度上昇制御を実行するようにしても良い。吸入空気冷却手段（例えばインタークーラ等）の冷却能力を高めれば、吸入空気の温度を低下させて吸入空気の体積を減少させることができ、その分、気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

また、請求項６のように、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却手段を備えたシステムでは、減速時にＥＧＲガス冷却手段の冷却能力を高めることで交換速度上昇制御を実行するようにしても良い。ＥＧＲガス冷却手段の冷却能力を高めれば、ＥＧＲガスの温度を低下させてＥＧＲガスの体積を減少させることができ、その分、気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

更に、請求項７のように、減速時に内燃機関の回転速度を上昇させることで交換速度上昇制御を実行するようにしても良い。内燃機関の回転速度を上昇させれば、単位時間当りに気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

また、本発明は、請求項８のように、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の減速時に吸気抵抗を低下させる吸気抵抗低下制御を実行する制御手段を備えた構成としても良い。

減速時に吸気抵抗低下制御を実行して吸気抵抗を低下させれば、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気通路内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

具体的には、請求項９のように、内燃機関の吸気バルブのバルブ開閉特性（例えば、リフト量、作用角、開閉時期等）を変化させる可変バブル機構を備えたシステムでは、減速時に可変バブル機構により吸気バルブのバルブ開閉特性を吸気抵抗の低下方向に変化させることで吸気抵抗低下制御を実行するようにしても良い。この場合、例えば、吸気バルブのリフト量を増加させる、或は、吸気バルブの作用角を広くする、或は、吸気バルブの開弁時期を上死点近傍へ進角する。このようにすれば、吸気バルブのバルブ開口部を通して気筒内へ吸入空気が吸入される際の吸気抵抗を低下させることができ、これにより、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

また、本発明は、請求項１０のように、内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の減速時に吸気通路へ強制的に新気（空気）を導入する新気導入制御を実行する制御手段を備えた構成としても良い。

減速時に新気導入制御を実行して強制的に新気を導入すれば、強制的に導入した新気によって、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気通路内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

具体的には、請求項１１のように、内燃機関の吸入空気を過給する過給機を備えたシステムでは、減速時に過給機により吸入空気（新気）を過給することで新気導入制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、過給機により吸気通路へ強制的に吸入空気（新気）を導入することができ、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

また、請求項１２のように、吸気通路へ外気を導入する外気導入装置を備えたシステムでは、減速時に外気導入装置により吸気通路へ外気（新気）を導入することで新気導入制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、外気導入装置により吸気通路へ強制的に外気（新気）を導入することができ、吸気通路内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

更に、請求項１３のように、内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブ開閉特性を変化させる可変バブル機構を備えたシステムでは、減速時に可変バブル機構により吸気バルブと排気バルブの両方が開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設けた状態で新気導入制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、強制的に導入した新気によって、バルブオーバーラップ期間中に吸気通路内のＥＧＲガスを気筒内を通過させて排気通路へ排出することができ、ＥＧＲガスの掃気を更に促進することができる。

本発明は、請求項１４のように、排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備え、ＥＧＲ装置として、排気通路のうちの排気タービンの下流側に設けられた排出ガス浄化用の触媒の下流側から吸気通路のうちのコンプレッサの上流側へＥＧＲガスを還流させる低圧ループ方式（ＬＰＬ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付き内燃機関に適用しても良い。このようにすれば、ＬＰＬ方式のＥＧＲ装置を採用した過給機付き内燃機関において、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

或は、請求項１５のように、排気通路に設けられた排気タービンで吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備え、ＥＧＲ装置として、排気通路のうちの排気タービンの上流側から吸気通路のうちのスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させる高圧ループ方式（ＨＰＬ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付き内燃機関に適用しても良い。このようにすれば、ＨＰＬ方式のＥＧＲ装置を採用した過給機付き内燃機関において、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

図１は本発明の実施例１における過給機付きエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２はＥＧＲガスによる減速時の失火を説明するタイムチャートである。 図３は実施例１の減速時失火防止制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は実施例１の効果を説明する図である。 図５は実施例２の減速時失火防止制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６は実施例３の減速時失火防止制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７は実施例４の減速時失火防止制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を過給機付き内燃機関に適用して具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて過給機付きエンジン制御システムの構成を概略的に説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。一方、エンジン１１の排気管１５（排気通路）には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒１６が設置されている。

このエンジン１１には、吸入空気を過給する排気タービン駆動式の過給機１７が搭載されている。この過給機１７は、排気管１５のうちの触媒１６の上流側に排気タービン１８が配置され、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４の下流側にコンプレッサ１９が配置されている。この過給機１７は、排気タービン１８とコンプレッサ１９とが一体的に回転するように連結され、排出ガスの運動エネルギで排気タービン１８を回転駆動することでコンプレッサ１９を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。

吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の下流側には、モータ２０によって開度調節されるスロットルバルブ２１と、このスロットルバルブ２１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ２２とが設けられている。

更に、スロットルバルブ２１の下流側には、吸入空気を冷却するインタークーラ２３（吸入空気冷却手段）が設けられている。このインタークーラ２３の下流側に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２４が設けられ、各気筒毎に吸気ポート噴射又は筒内噴射を行う燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。

エンジン１１の各気筒の排気口には排気マニホールド２５が接続され、各気筒の排気マニホールド２５の下流側の集合部が排気タービン１８の上流側の排気管１５に接続されている。また、排気タービン１８の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路２６が設けられ、この排気バイパス通路２６に、排気バイパス通路２６を開閉するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」と表記する）２７が設けられている。

このエンジン１１には、排気管１５から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２へ還流させるＬＰＬ方式（低圧ループ方式）のＥＧＲ装置２８が搭載されている。このＥＧＲ装置２８は、排気管１５のうちの触媒１６の下流側と吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の上流側との間にＥＧＲ配管２９が接続され、このＥＧＲ配管２９に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３０（ＥＧＲガス冷却手段）と、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ弁３１が設けられている。このＥＧＲ弁３１は、モータ等のアクチュエータ（図示せず）によって開度が調整され、ＥＧＲ弁３１を開弁することで排気管１５のうちの触媒１６の下流側から吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の上流側へＥＧＲガスを還流させるようになっている。

また、エンジン１１には、吸気バルブ（図示せず）のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる吸気側可変バルブタイミング機構３２と、排気バルブ（図示せず）のバルブタイミングを変化させる排気側可変バルブタイミング機構３３が設けられている。その他、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３４や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３５等が設けられ、クランク角センサ３５の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６に入力される。このＥＣＵ３６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

また、ＥＣＵ３６は、エンジン運転状態（例えばエンジン負荷とエンジン回転速度等）に応じて目標ＥＧＲ率を算出し、この目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲ弁３１の開度を制御する。

しかし、図２に示すように、ＥＧＲ装置２８を搭載したエンジン１１は、減速時にスロットル開度を閉じ側に制御したときに、ＥＧＲ弁３０を閉弁するようにしても、スロットルバルブ２１の上流側の吸気管１２内にＥＧＲガスが滞留して、ＥＧＲガスが過剰に多い状態となるため、そのままでは失火が発生し易くなるという問題がある。

この対策として、本実施例１では、ＥＣＵ３６により後述する図３の減速時失火防止制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の減速時に排気圧を低下させる排気圧低下制御（例えばＷＧＶ２７を開弁させる制御）を実行する。減速時に排気圧低下制御を実行して排気圧を低下させれば、内部ＥＧＲガス（気筒内に残留する燃焼ガス）の排気を促進して、内部ＥＧＲガス量を減少させることができる。これにより、減速時に吸気管１２内に滞留する外部ＥＧＲガス（ＥＧＲ装置２８により還流されたＥＧＲガス）が過剰に多い状態であっても、気筒内に充填される総ＥＧＲガス量（外部ＥＧＲガス量＋内部ＥＧＲガス量）の増加を抑制するか又は気筒内に充填される総ＥＧＲガス量を減少させて、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止する。

以下、本実施例１でＥＣＵ３６が実行する図３の減速時失火防止制御ルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す減速時失火防止制御ルーチンは、ＥＣＵ３６の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、減速中であるか否かを、例えば、アクセルオフ（アクセル開度＝０）であるか否か等によって判定する。

このステップ１０１で、減速中ではないと判定された場合には、ステップ１０２に進み、エンジン運転状態（例えばエンジン負荷とエンジン回転速度等）に応じて目標ＥＧＲ率をマップ等により算出した後、ステップ１０３に進み、目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲ弁３１の開度を制御する。

一方、上記ステップ１０１で、減速中であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、目標ＥＧＲ率を「０」に設定した後、ステップ１０５に進み、目標ＥＧＲ率を実現するようにＥＧＲ弁３１の開度を制御する（ＥＧＲ弁３１を閉弁する）。

この後、ステップ１０６に進み、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止するために、排気圧を低下させる排気圧低下制御を実行する。この排気圧低下制御として、例えば、ＷＧＶ２７を開弁させる制御を実行する。ＷＧＶ２７を開弁させれば、排気タービン１８をバイパスして流れる排出ガス量を増加させて、排気圧を低下させることができ、内部ＥＧＲガスの排気を促進することができる。

尚、排気圧低下制御は、ＷＧＶ２７を開弁させる制御に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、排気圧低下制御として、排気側可変バルブタイミング機構３３により排気バルブの閉弁時期を上死点から遠ざかるよう進角する制御を実行するようにしても良い。また、排気バルブのリフト量や作用角を変化させる排気側可変バルブ機構を備えたシステムでは、排気圧低下制御として、排気側可変バルブ機構により排気バルブのリフト量を増加させる制御や排気バルブの作用角を広くする制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、気筒内から排気バルブのバルブ開口部を通して排出ガスが排出される際の圧損を小さくして、排気圧を低下させることができ、内部ＥＧＲガスの排気を促進することができる。

以上説明した本実施例１では、エンジン１１の減速時に排気圧を低下させる排気圧低下制御（例えばＷＧＶ２７を開弁させる制御）を実行するようにしたので、内部ＥＧＲガスの排気を促進して、内部ＥＧＲガス量を減少させることができ、これにより、減速時に吸気管１２内に滞留する外部ＥＧＲガスが過剰に多い状態であっても、気筒内に充填される総ＥＧＲガス量（外部ＥＧＲガス量＋内部ＥＧＲガス量）の増加を抑制するか又は気筒内に充填される総ＥＧＲガス量を減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でもＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

図４に示すように、本発明者らの実験結果によると、減速時に排気圧低下制御（例えばＷＧＶ２７を開弁させる制御）を実行することにより、低負荷運転時には失火限界ＥＧＲ率（失火が発生しないＥＧＲ率の上限値）を約３％拡大でき、高負荷運転時には失火限界ＥＧＲ率を約２％拡大できることが確認された。

次に、図５を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３６により後述する図５の減速時失火防止制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度（ＥＧＲガスが吸入空気に入れ替わる速度）を上昇させる交換速度上昇制御（例えばインタークーラ２３の冷却能力を高める制御）を実行する。減速時に交換速度上昇制御を実行して吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させれば、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させて、減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止する。

本実施例２で実行する図５のルーチンは、前記実施例１で説明した図３のルーチンのステップ１０６の処理を、ステップ１０６ａの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図３と同じである。

図５の減速時失火防止制御ルーチンでは、ステップ１０１で、減速中であると判定された場合には、目標ＥＧＲ率を「０」に設定して、ＥＧＲ弁３１を閉弁する（ステップ１０４、１０５）。

この後、ステップ１０６ａに進み、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止するために、吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させる交換速度上昇制御を実行する。この交換速度上昇制御として、例えば、吸入空気の目標温度を低下させてインタークーラ２３の冷却能力を高める制御を実行する。インタークーラ２３の冷却能力を高めれば、吸入空気の温度を低下させて吸入空気の体積を減少させることができ、その分、気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

尚、交換速度上昇制御は、インタークーラ２３の冷却能力を高める制御に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、交換速度上昇制御として、ＥＧＲクーラ３０に循環させる冷却水量を増加させてＥＧＲクーラ３０の冷却能力を高める制御を実行するようにしても良い。ＥＧＲクーラ３０の冷却能力を高めれば、ＥＧＲガスの温度を低下させてＥＧＲガスの体積を減少させることができ、その分、気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

或は、交換速度上昇制御として、シフトダウンしてエンジン回転速度を上昇させる制御を実行するようにしても良い。エンジン回転速度を上昇させれば、単位時間当りに気筒内に吸入可能なＥＧＲガス量を増加させて、吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させることができ、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

以上説明した本実施例２では、エンジン１１の減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させる交換速度上昇制御（例えばインタークーラ２３の冷却能力を高める制御）を実行するようにしたので、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができ、これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

次に、図６を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、ＥＣＵ３６により後述する図６の減速時失火防止制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の減速時に吸気抵抗を低下させる吸気抵抗低下制御（例えば吸気側可変バルブタイミング機構３２により吸気バルブの開弁時期を上死点近傍へ進角する制御）を実行する。減速時に吸気抵抗低下制御を実行して吸気抵抗を低下させれば、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させて、減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止する。

本実施例３で実行する図６のルーチンは、前記実施例１で説明した図３のルーチンのステップ１０６の処理を、ステップ１０６ｂの処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図３と同じである。

図６の減速時失火防止制御ルーチンでは、ステップ１０１で、減速中であると判定された場合には、目標ＥＧＲ率を「０」に設定して、ＥＧＲ弁３１を閉弁する（ステップ１０４、１０５）。

この後、ステップ１０６ｂに進み、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止するために、吸気抵抗を低下させる吸気抵抗低下制御を実行する。この吸気抵抗低下制御として、例えば、吸気側可変バルブタイミング機構３２により吸気バルブの開弁時期を上死点近傍へ進角する制御を実行する。このようにすれば、吸気バルブのバルブ開口部を通して気筒内へ吸入空気が吸入される際の吸気抵抗を低下させることができ、これにより、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

尚、吸気抵抗低下制御は、吸気側可変バルブタイミング機構３２により吸気バルブの開弁時期を上死点近傍へ進角する制御に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、吸気バルブのリフト量や作用角を変化させる吸気側可変バルブ機構を備えたシステムでは、吸気抵抗低下制御として、吸気側可変バルブ機構により吸気バルブのリフト量を増加させる制御や吸気バルブの作用角を広くする制御を実行するようにしても良い。このようにしても、吸気バルブのバルブ開口部を通して気筒内へ吸入空気が吸入される際の吸気抵抗を低下させることができ、これにより、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

以上説明した本実施例３では、エンジン１１の減速時に吸気抵抗を低下させる吸気抵抗低下制御（例えば吸気側可変バルブタイミング機構３２により吸気バルブの開弁時期を上死点近傍へ進角する制御）を実行するようにしたので、吸入空気（新気）の導入を促進して、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができ、これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

次に、図７を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例４では、エンジン１１に、図示しない電動式の過給機（例えば、電動式のターボチャージャ）が搭載されている。そして、ＥＣＵ３６により後述する図７の減速時失火防止制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の減速時に吸気管１２へ強制的に新気（空気）を導入する新気導入制御（例えば電動式の過給機により吸入空気を過給する制御）を実行する。減速時に新気導入制御を実行して強制的に新気を導入すれば、強制的に導入した新気によって、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させて、減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止する。

本実施例４で実行する図７のルーチンは、前記実施例１で説明した図３のルーチンのステップ１０６の処理を、ステップ１１０〜１１２の処理に変更したものであり、それ以外の各ステップの処理は図３と同じである。

図７の減速時失火防止制御ルーチンでは、ステップ１０１で、減速中であると判定された場合には、目標ＥＧＲ率を「０」に設定して、ＥＧＲ弁３１を閉弁する（ステップ１０４、１０５）。

この後、ステップ１１０に進み、減速開始から所定時間（例えば１ｓｅｃ）以内であるか否かを判定し、減速開始から所定時間以内であると判定されれば、ステップ１１１に進み、吸気側可変バブルタイミング機構３２により吸気バルブの開弁時期がＴＤＣ（上死点）よりも進角側になるように吸気バルブのバルブタイミングを進角させると共に、排気側可変バブルタイミング機構３３により排気バルブの閉弁時期がＴＤＣよりも遅角側になるように排気バルブのバルブタイミングを遅角させて、吸気バルブと排気バルブの両方が開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設定する。尚、吸気バルブと排気バルブのうちの一方のバルブタイミングのみを制御してバルブオーバーラップ期間を設定するようにしても良い。

この後、ステップ１１２に進み、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止するために、バルブオーバーラップ期間を設けた状態で、吸気管１２へ強制的に新気（空気）を導入する新気導入制御を実行する。この新気導入制御として、例えば、電動式の過給機のモータ回転速度を上昇させて電動式の過給機により吸入空気（新気）を過給する制御を実行する。このようにすれば、過給機により吸気管１２へ強制的に吸入空気（新気）を導入することができ、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

尚、新気導入制御は、電動式の過給機により吸入空気を過給する制御に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、吸気管１２へ外気を導入する外気導入装置を備えたシステムでは、新気導入制御として、外気導入装置により吸気管１２へ外気（新気）を導入する制御を実行するようにしても良い。ここで、外気導入装置としては、例えば、外気を導入する機能を備えた燃料噴射弁（エアブラスト・インジェクション）を用いることができる。このようにすれば、外気導入装置により吸気管１２へ強制的に外気（新気）を導入することができ、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができる。

この後、上記ステップ１１０で、減速開始から所定時間以内ではない（減速開始から所定時間以上が経過した）と判定された時点で、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングをエンジン運転状態に応じた通常位置に戻すと共に、新気導入制御を停止して、減速感が鈍ることを防止する。

以上説明した本実施例４では、エンジン１１の減速時に吸気管１２へ強制的に新気（空気）を導入する新気導入制御（例えば電動式の過給機により吸入空気を過給する制御）を実行するようにしたので、強制的に導入した新気によって、吸気管１２内に滞留するＥＧＲガスの掃気を促進することができ、これにより、減速時に吸気管１２内のＥＧＲガスを速やかに減少させて、気筒内に充填されるＥＧＲガス量を早期に減少させることができ、燃料カット制御を実施できない状況でも減速時の早期からＥＧＲガスによる失火を防止することができる。

しかも、本実施例４では、吸気バルブと排気バルブの両方が開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設けた状態で新気導入制御を実行するようにしたので、強制的に導入した新気によって、バルブオーバーラップ期間中に吸気管１２内のＥＧＲガスを気筒内を通過させて排気管１２へ排出することができ、ＥＧＲガスの掃気を更に促進することができる。

尚、上記各実施例１〜４では、排気管１５のうちの触媒１６の下流側から吸気管１２のうちのコンプレッサ１９の上流側へＥＧＲガスを還流させる低圧ループ方式（ＬＰＬ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンに本発明を適用したので、ＬＰＬ方式のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンにおいて、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

しかしながら、本発明は、ＬＰＬ方式のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンに限定されず、排気管のうちの排気タービンの上流側から吸気管のうちのスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させる高圧ループ方式（ＨＰＬ方式）のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンに適用しても良く、このようにすれば、ＨＰＬ方式のＥＧＲ装置を採用した過給機付きエンジンにおいて、ＥＧＲガスによる減速時の失火を防止することができる。

更に、本発明は、排気タービン駆動式の過給機（いわゆるターボチャージャ）を搭載したエンジンに限定されず、機械駆動式の過給機（いわゆるスーパーチャージャ）や電動式の過給機（例えば、電動式のターボチャージャや電動式のスーパーチャージャ）を搭載したエンジンに適用しても良い。

その他、本発明は、過給機付きエンジンに限定されず、過給機を搭載していない自然吸気エンジン（ＮＡエンジン）に適用しても良く、この場合、排気管のうちの触媒の上流側又は下流側から吸気管のうちのスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ装置を採用した自然吸気エンジンに適用しても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１５…排気管（排気通路）、１６…触媒、１７…過給機、１８…排気タービン、１９…コンプレッサ、２１…スロットルバルブ、２３…インタークーラ（吸入空気冷却手段）、２６…排気バイパス通路、２７…ＷＧＶ、２８…ＥＧＲ装置、２９…ＥＧＲ配管、３０…ＥＧＲクーラ（ＥＧＲガス冷却手段）、３１…ＥＧＲ弁３１、３２…吸気側可変バルブタイミング機構、３３…排気側可変バルブタイミング機構、３６…ＥＣＵ（制御手段）

Claims (15)

1. 内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の減速時に排気圧を低下させる排気圧低下制御を実行する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記排気通路に設けられた排気タービンで前記吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機と、前記排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブとを備え、
   前記制御手段は、前記減速時に前記ウェイストゲートバルブを開弁させることで前記排気圧低下制御を実行する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。
3. 前記内燃機関の排気バルブのバルブ開閉特性を変化させる可変バブル機構を備え、
   前記制御手段は、前記減速時に前記可変バブル機構により前記排気バルブのバルブ開閉特性を排気圧の低下方向に変化させることで前記排気圧低下制御を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の減速時に前記吸気通路内のＥＧＲガスが吸入空気に交換される速度を上昇させる交換速度上昇制御を実行する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の吸入空気を冷却する吸入空気冷却手段を備え、
   前記制御手段は、前記減速時に前記吸入空気冷却手段の冷却能力を高めることで前記交換速度上昇制御を実行することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却手段を備え、
   前記制御手段は、前記減速時に前記ＥＧＲガス冷却手段の冷却能力を高めることで前記交換速度上昇制御を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記制御手段は、前記減速時に前記内燃機関の回転速度を上昇させることで前記交換速度上昇制御を実行することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の減速時に吸気抵抗を低下させる吸気抵抗低下制御を実行する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 前記内燃機関の吸気バルブのバルブ開閉特性を変化させる可変バブル機構を備え、
   前記制御手段は、前記減速時に前記可変バブル機構により前記吸気バルブのバルブ開閉特性を吸気抵抗の低下方向に変化させることで前記吸気抵抗低下制御を実行することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 内燃機関の排気通路から排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、
    前記内燃機関の減速時に前記吸気通路へ強制的に新気を導入する新気導入制御を実行する制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. 前記内燃機関の吸入空気を過給する過給機を備え、
    前記制御手段は、前記減速時に前記過給機により吸入空気を過給することで前記新気導入制御を実行することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記吸気通路へ外気を導入する外気導入装置を備え、
    前記制御手段は、前記減速時に前記外気導入装置により前記吸気通路へ外気を導入することで前記新気導入制御を実行することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブ開閉特性を変化させる可変バブル機構を備え、
    前記制御手段は、前記減速時に前記可変バブル機構により前記吸気バルブと前記排気バルブの両方が開弁した状態となるバルブオーバーラップ期間を設けた状態で前記新気導入制御を実行することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
14. 前記排気通路に設けられた排気タービンで前記吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備え、
    前記ＥＧＲ装置は、前記排気通路のうちの前記排気タービンの下流側に設けられた排出ガス浄化用の触媒の下流側から前記吸気通路のうちの前記コンプレッサの上流側へＥＧＲガスを還流させる低圧ループ方式のＥＧＲ装置であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
15. 前記排気通路に設けられた排気タービンで前記吸気通路に設けられたコンプレッサを駆動して吸入空気を過給する過給機を備え、
    前記ＥＧＲ装置は、前記排気通路のうちの前記排気タービンの上流側から前記吸気通路のうちのスロットルバルブの下流側へＥＧＲガスを還流させる高圧ループ方式のＥＧＲ装置であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

Images