JP2013249748A

JP2013249748A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2013249748A
Application number: JP2012123416A
Authority: JP
Inventors: Akira Kitahata; 亮北畠
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】内燃機関の可変動弁装置に関し、ＮＯｘ排出の悪化を効果的に抑制する。
【解決手段】吸排気バルブの開閉時期を任意に設定可能な可変動弁装置１３，１４を有する内燃機関の制御装置であって、次サイクルのＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する筒内の目標酸素濃度を演算する目標筒内酸素濃度演算部６１と、直前サイクルの燃焼状態に基づいて筒内酸素濃度を演算する燃焼状態演算部６３と、演算された筒内酸素濃度が演算された目標酸素濃度よりも高い場合に、次サイクルの筒内の酸素濃度を目標酸素濃度まで低下させる目標残留ガス量を演算する目標内部ＥＧＲ量演算部６５と、次サイクルの筒内残留ガス量を目標残留ガス量にするバルブ開閉時期を演算するオーバラップ期間演算部６６と、演算したバルブ開閉時期で吸排気バルブ１１，１２の開閉作動を制御する吸排気バルブ作動制御部６８とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、吸排気バルブの開閉時期を任意に設定可能な可変動弁装置を有する内燃機関の制御装置に関する。

従来の内燃機関においては、シリンダ内への吸気及びシリンダ内への排気に際して、吸排気バルブをカムシャフトのカム駆動により開閉作動させている。このカムシャフトはクランクシャフトと同期して回転するため、吸排気バルブの開閉時期はクランクアングルベースで常に一定のタイミングとなる。

これに対し、吸排気バルブの開閉作動を作動流体の流体圧を用い、その開閉時期を任意に設定することが可能な油圧式の可変動弁装置を有する内燃機関も知られている（例えば、特許文献１参照）。このような可変動弁装置を有する内燃機関では、排気バルブの閉弁時期（以下、ＥＶＣ時期という）を進角すると共に、吸気バルブの開弁時期（以下、ＩＶＯ時期という）を遅角して、筒内の残留ガス量を増加させる内部ＥＧＲを行うことが可能である。

特開２００３−３２８７１３号公報

ところで、従来の内燃機関においては、ＮＯｘ排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に再循環して吸気酸素濃度を低下させる排気再循環装置（以下、外部ＥＧＲ装置という）が知られている。この外部ＥＧＲ装置は、排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、これら外部ルートを流通させて冷却した再循環排気（以下、外部ＥＧＲという）を新気と混合させた後に吸気系に吸入している。しかしながら、外部ＥＧＲ装置では、特に運転状態が遷移する過渡運転条件下において、外部ルートの容積に応じて外部ＥＧＲに応答遅れが発生し、スパイク状のＮＯｘ排出を悪化させる可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、過渡運転条件下における外部ＥＧＲの応答遅れを内部ＥＧＲにより補填して、ＮＯｘ排出の悪化を効果的に抑制することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、吸排気バルブの開閉時期を任意に設定可能な可変動弁装置を有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づいて次サイクルのＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する筒内の目標酸素濃度を演算する目標酸素濃度演算手段と、前記内燃機関の直前サイクルの燃焼状態に基づいて筒内酸素濃度を演算する筒内酸素濃度演算手段と、演算された前記筒内酸素濃度が演算された前記目標酸素濃度よりも高い場合に、予め記憶した筒内の酸素濃度と残留ガス量との関係に基づいて、次サイクルの筒内酸素濃度を前記目標酸素濃度まで低下させる目標残留ガス量を演算する目標残留ガス量演算手段と、予め記憶した筒内の残留ガス量と前記吸排気バルブの開閉時期との関係に基づいて、次サイクルの筒内残留ガス量を前記目標残留ガス量にするバルブ開閉時期を演算するバルブ開閉時期演算手段と、演算された前記バルブ開閉時期で前記吸排気バルブが開閉作動するように前記可変動弁装置を制御するバルブ作動制御手段とを備えることを特徴とする。

また、前記内燃機関の運転状態に基づいて次サイクルの煤排出量を所定値以下に抑制する筒内の下限酸素量を演算する下限酸素量演算手段と、演算された前記バルブ開閉時期で前記吸排気バルブを開閉作動させた場合の推定筒内酸素量が前記下限酸素量よりも低くなるときは、筒内酸素量が少なくとも前記下限酸素量以上となるように前記バルブ開閉時期を補正するバルブ開閉時期補正手段とをさらに備えてもよい。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、過渡運転条件下における外部ＥＧＲの応答遅れを内部ＥＧＲにより補填して、ＮＯｘ排出の悪化を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン、外部ＥＧＲ装置、可変動弁装置、及びＥＣＵを示す模式的な全体構成図である。本発明の一実施形態に係る可変動弁装置を示す模式的な部分断面図である。本発明の一実施形態に係るＥＣＵを示す機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置による内部ＥＧＲ制御の開始・終了時期を説明する図である。本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置による内部ＥＧＲ制御を説明するフローチャートである。

以下、図１〜５に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施形態の内燃機関の制御装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０に適用されるものである。このエンジン１０は、図１に示すように、外部ＥＧＲ装置５０と、吸気バルブ用可変動弁装置１３と、排気バルブ用可変動弁装置１４と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）６０とを備えている。なお、図１にはエンジン１０の複数気筒のうち一気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。

外部ＥＧＲ装置５０は、エンジン１０の吸気ポート１０ａと排気ポート１０ｂとを接続するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲクーラ５２と、ＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲバルブ５３とを備えている。この外部ＥＧＲ装置５０による外部ＥＧＲ量は、ＥＣＵ６０から入力される指示信号に応じてＥＧＲバルブ５３の開度が制御されることで調整される。

吸気バルブ用可変動弁装置１３は、図２に示すように、吸気バルブ１１に対応して設けられた可変動弁機構部３０と、可変動弁機構部３０に作動油を供給する作動油供給部２０とを備えている。なお、本実施形態において、吸気バルブ用可変動弁装置１３と排気バルブ用可変動弁装置１４とは略同一に構成されているので、これら吸気バルブ用可変動弁装置１３と排気バルブ用可変動弁装置１４とを以下に併せて説明する。

作動油供給部２０において、燃料タンク２１はフィルタ２２を介してフィードポンプ２３の入口に接続されると共に、このフィードポンプ２３の出口は高圧ポンプ２４の入口に接続されている。また、フィードポンプ２３のフィード圧は、リリーフ弁２６によって調整されて一定に保たれている。

高圧ポンプ２４の出口はコモンレール２５に接続されており、高圧ポンプ２４からコモンレール２５内に高圧燃料が圧送供給される。また、コモンレール２５には複数の図示しないインジェクタが接続されており、これらインジェクタにコモンレール２５内で畜圧された高圧燃料が常時供給されている。さらに、コモンレール２５には、詳細を後述するバルブユニット３９が接続されている。すなわち、コモンレール２５内で畜圧された高圧燃料は、可変動弁機構部３０に作動油としても供給されるように構成されている。

可変動弁機構部３０において、シリンダヘッド３１には吸気バルブ１１、もしくは、排気バルブ１２を挿通させる孔３１ａが形成されている。また、アクチュエータボディ３２に形成された孔３２ａには、ピストン３４が摺動自在に挿入されている。このピストン３４の下端部は、吸排気バルブ１１，１２の上端部と接触している。

吸排気バルブ１１，１２の軸方向中間位置には、フランジを構成するアッパーシート３５が形成されている。また、アッパーシート３５とシリンダヘッド３１との間には、吸排気バルブ１１，１２を閉弁方向に向けて付勢するバルブスプリング３６が圧縮状態で介装されている。さらに、アクチュエータボディ３２にはアッパーシート３５を閉弁方向に吸引する磁石３７が設けられている。

アクチュエータボディ３２の孔３２ａにおいて、ピストン３４よりも上方には、油圧制御室３８が形成されている。また、アクチュエータボディ３２の側部には、油圧制御室３８への高圧燃料の供給もしくは停止を切り替えるバルブユニット３９が設けられている。これら油圧制御室３８とバルブユニット３９とは、アクチュエータボディ３２に形成された供給路４１によって連通されている。

アクチュエータボディ３２における油圧制御室３８よりも上方には、この油圧制御室３８と連通する油圧開放室４２が形成されている。また、油圧開放室４２内には、アクチュエータボディ３２の上部に設けられた電磁ソレノイド４４によって開閉駆動される作動弁４３が収容されている。この作動弁４３は、電磁ソレノイド４４がＯＮにされると、上方に移動して油圧制御室３８と油圧開放室４２との連通部４５を開放する一方、電磁ソレノイド４４がＯＦＦにされると、下方に移動して連通部４５を閉鎖するように構成されている。

すなわち、本実施形態の可変動弁装置１３，１４はＥＣＵ６０から出力される開弁指示信号により電磁ソレノイド４４がＯＦＦ（作動弁４３が閉）にされると共に、バルブユニット３９がＯＮ（バルブユニット３９が開）にされると、コモンレール２５内の高圧燃料が供給路４１を介して油圧制御室３８へと供給される。これにより、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力が、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力よりも大きくなることで吸排気バルブ１１，１２は開弁作動される。

一方、ＥＣＵ６０から出力される閉弁指示信号により電磁ソレノイド４４がＯＮ（作動弁４３が開）にされると共に、バルブユニット３９がＯＦＦ（バルブユニット３９が閉）にされると、油圧制御室３８内の高圧燃料が油圧開放室４２から排出路４６を介して燃料タンク２１に回収される。これにより、バルブスプリング３６及び磁石３７による閉弁方向の力が、油圧制御室３８内の高圧燃料による開弁方向の力よりも大きくなることで吸排気バルブ１１，１２は閉弁作動される。

ＥＣＵ６０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ６０にはエンジン回転センサ７０、アクセル開度センサ７１、ブースト圧センサ７２等の各種センサの出力信号が入力される。

また、ＥＣＵ６０は、図３に示すように、目標筒内酸素濃度演算部６１と、下限筒内酸素量演算部６２と、燃焼状態演算部６３と、筒内酸素濃度判定部６４と、目標内部ＥＧＲ量演算部６５と、オーバラップ期間演算部６６と、内部ＥＧＲ量補正部６７と、吸排気バルブ作動制御部６８とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ６０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

目標筒内酸素濃度演算部６１は、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて、ＮＯｘ排出を抑制する次サイクルの目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDを演算する。より詳しくは、ＥＣＵ６０には、予め作成したエンジン１０の運転状態とＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する筒内酸素濃度との関係を示す筒内酸素濃度マップ（不図示）が記憶されている。目標筒内酸素濃度演算部６１は、この筒内酸素濃度マップからエンジン回転センサ７０とアクセル開度センサ７１との検出値に応じた筒内酸素濃度を読み取ることで、目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDを演算する。

下限筒内酸素量演算部６２は、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて、煤排出の悪化や未燃成分の排出を抑制する次サイクルの下限筒内酸素量Ｏ_2LVを演算する。より詳しくは、ＥＣＵ６０には、予め作成したエンジン１０の運転状態と煤排出量や未燃成分の排出量を所定値以下に抑制する筒内酸素量との関係を示す筒内酸素量マップ（不図示）が記憶されている。下限筒内酸素量演算部６２は、この筒内酸素量マップからエンジン回転センサ７０とアクセル開度センサ７１との検出値に応じた筒内酸素量を読み取ることで、下限筒内酸素量Ｏ_2LVを演算する。

燃焼状態演算部６３は、過給圧やエンジン回転数等のエンジン１０の運転状態を示す各種パラメータに基づいて、ＥＣＵ６０に予め記憶させたエンジンモデルから直前サイクルの燃焼状態を演算する。本実施形態において、エンジン１０の直前サイクルの燃焼状態としては、例えば筒内酸素濃度Ｏ_2PDや筒内温度、筒内圧力等が演算される。

筒内酸素濃度判定部６４は、外部ＥＧＲの応答遅れにより生じる排ガスの悪化を抑制するために、内部ＥＧＲによる補填が必要か否かを判定する。ここで内部ＥＧＲとは、排気上死点近傍でＥＶＣ時期を進角すると共にＩＶＯ時期を遅角して、筒内残留ガス量を増加（筒内酸素濃度を低下）させることをいう。直前サイクルの状態量演算結果を基に算出した次サイクルの新気と外部ＥＧＲとの酸素濃度Ｏ_2ADが目標筒内酸素濃度演算部６１で演算された目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDよりも高い場合（Ｏ_2AD＞Ｏ_2TD）、内部ＥＧＲによる補填は必要と判定される。一方、直前サイクルの状態量演算結果を基に算出した次サイクルの新気と外部ＥＧＲとの酸素濃度Ｏ_2ADが目標筒内酸素濃度Ｏ_2TD以下の場合（Ｏ_2AD≦Ｏ_2TD）、内部ＥＧＲによる補填は不要と判定される。

目標内部ＥＧＲ量演算部６５は、内部ＥＧＲが必要と判定された場合に、次サイクルの筒内酸素濃度を目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDまで低下させるのに必要となる筒内残留ガス量（以下、目標内部ＥＧＲ量という）を演算する。より詳しくは、ＥＣＵ６０には、予め作成した筒内酸素濃度と筒内の残留ガス量との関係を示す内部ＥＧＲ量設定マップ（不図示）が記憶されている。目標内部ＥＧＲ量演算部６５は、この内部ＥＧＲ量設定マップから直前サイクルの筒内酸素濃度Ｏ_2PDと目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDとの差に応じた値を読み取ることで、目標内部ＥＧＲ量を演算する。

オーバラップ期間演算部６６は、目標内部ＥＧＲ量を確保するのに最適なＥＶＣ時期からＩＶＯ時期までの期間（以下、負のオーバラップ期間という）を演算する。より詳しくは、ＥＣＵ６０には、予め作成した内部ＥＧＲ量とＥＶＣ時期・ＩＶＯ時期との関係を示すオーバラップ期間設定マップ（不図示）が記憶されている。オーバラップ期間演算部６６は、このオーバラップ期間設定マップから目標内部ＥＧＲ量演算部６５で演算された目標内部ＥＧＲ量に対応するＥＶＣ時期とＩＶＯ時期とを読み取ることで、最適な負のオーバラップ期間を演算する。

内部ＥＧＲ量補正部６７は、煤排出の悪化や未燃成分の排出を抑制するために、下限筒内酸素量Ｏ_2LVを判定閾値として負のオーバラップ期間を補正する。内部ＥＧＲ量補正部６７は、まずオーバラップ期間演算部６６により演算された負のオーバラップ期間で吸排気バルブ１１，１２を開閉作動させた場合の推定筒内酸素量Ｏ_2SVを演算する。そして、演算した推定筒内酸素量Ｏ_2SVが下限筒内酸素量Ｏ_2LV以下の場合（Ｏ_2SV≦Ｏ_2LV）、内部ＥＧＲ量補正部６７は、オーバラップ期間演算部６６で演算された負のオーバラップ期間を次サイクルの筒内酸素量が下限筒内酸素量Ｏ_2LVよりも高くなるＥＶＣ・ＩＶＯ時期に補正する。

吸排気バルブ作動制御部６８は、吸排気バルブ１１，１２の開閉作動をエンジン１０の運転状態に応じた任意の開閉タイミングで制御する。また、吸排気バルブ作動制御部６８は、筒内酸素濃度判定部６４により内部ＥＧＲが必要と判定された場合は、吸排気バルブ１１，１２の開閉作動をオーバラップ期間演算部６６で演算された負のオーバラップ期間で制御する。さらに、吸排気バルブ作動制御部６８は、内部ＥＧＲ量補正部６７により負のオーバラップ期間が補正された場合は、吸排気バルブ１１，１２の開閉作動を補正されたＥＶＣ・ＩＶＯ時期で制御する。

なお、これらＥＣＵ６０の各機能要素６１〜６８による内部ＥＧＲの制御は、図４に示すように、排気バルブ１２が開弁作動した直後（圧縮上死点後１８０deg.C.A.）から開始される。また、本制御による内部ＥＧＲはあくまで外部ＥＧＲの応答遅れを補填する目的のため、負のオーバラップ期間としてのＥＶＣ時期の進角量を９０deg.C.A確保できれば十分である。そのため、各機能要素６１〜６７による目標筒内酸素濃度Ｏ_2TD、負のオーバラップ期間等の演算は、圧縮上死点後１８０deg.C.A.から開始されて排気上死点前９０deg.C.Aまでに終了されるように構成されている。

次に、図５に基づいて、本実施形態の内燃機関の制御装置による制御フローを説明する。なお、本制御はエンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時にスタートする。

ステップ１００（以下、ステップを単にＳと記載する）では、エンジン１０の運転状態として、エンジン回転センサ７０の検出値とアクセル開度センサ７１の検出値とが読み込まれる。

Ｓ１０１では、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて、目標筒内酸素濃度演算部６１により、ＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する次サイクルの目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDが演算されると共に、下限筒内酸素量演算部６２により、煤排出量や未燃成分の排出量を所定値以下に抑制する次サイクルの下限筒内酸素量Ｏ_2LVが演算される。同時に、Ｓ１０２では、燃焼状態演算部６３により、エンジンモデルから直前サイクルの筒内酸素濃度Ｏ_2PDや筒内温度、筒内圧力等が演算される。

Ｓ１０３では、筒内酸素濃度判定部６４により、外部ＥＧＲの応答遅れを内部ＥＧＲで補填する必要かあるか否かが判定される。直前サイクルの状態量演算結果を基に算出した次サイクルの新気と外部ＥＧＲとの酸素濃度Ｏ_2ADがＳ１０１で演算された目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDよりも高い場合（Ｏ_2AD＞Ｏ_2TD）、内部ＥＧＲは必要と判定されてＳ１０４に進む。一方、直前サイクルの状態量演算結果を基に算出した次サイクルの新気と外部ＥＧＲとの酸素濃度Ｏ_2ADが目標筒内酸素濃度Ｏ_2TD以下の場合（Ｏ_2AD≦Ｏ_2TD）、内部ＥＧＲは不要と判定されてＳ１０８に進む。

Ｓ１０４では、目標内部ＥＧＲ量演算部６５により、次サイクルの筒内酸素濃度を目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDまで低下させるのに必要な目標内部ＥＧＲ量が演算される。さらにＳ１０５では、オーバラップ期間演算部６６により、目標内部ＥＧＲ量を確保するのに最適な負のオーバラップ期間（ＥＶＣ・ＩＶＯ時期）が演算される。

Ｓ１０６では、内部ＥＧＲ量補正部６７により、下限筒内酸素量Ｏ_2LVを判定閾値として、煤排出の悪化を抑制するために負のオーバラップ期間を補正する必要があるか否かが判定される。Ｓ１０５で演算された負のオーバラップ期間で吸排気バルブ１１，１２を開閉作動させた場合の推定筒内酸素量Ｏ_2SVが、Ｓ１０１で演算された下限筒内酸素量Ｏ_2LVよりも高くなる場合（Ｏ_2SV＞Ｏ_2LV）、補正は不要と判定されてＳ１０８へと進む。一方、推定筒内酸素量Ｏ_2SVが下限筒内酸素量Ｏ_2LV以下の場合（Ｏ_2SV≦Ｏ_2LV）、補正は必要と判定されてＳ１０７に進む。

Ｓ１０７では、内部ＥＧＲ量補正部６７により、Ｓ１０５で演算された負のオーバラップ期間が次サイクルの筒内酸素量を下限筒内酸素量Ｏ_2LVよりも高くするＥＶＣ・ＩＶＯ時期に補正される。

Ｓ１０８では、次サイクルのＥＶＣ・ＩＶＯ時期が設定される。Ｓ１０３で内部ＥＧＲを不要と判定した場合、ＥＶＣ・ＩＶＯ時期はエンジン１０の運転状態に応じた任意の開閉タイミングで設定される。Ｓ１０３で内部ＥＧＲを必要と判定し、かつ、Ｓ１０６で負のオーバラップ期間の補正を不要と判定した場合、ＥＶＣ・ＩＶＯ時期はＳ１０４で演算された目標内部ＥＧＲ量を確保するのに最適な負のオーバラップ期間で設定される。Ｓ１０３で内部ＥＧＲを必要と判定し、かつ、Ｓ１０６で負のオーバラップ期間の補正を必要と判定した場合、ＥＶＣ・ＩＶＯ時期はＳ１０７で補正された次サイクルの筒内酸素量を下限筒内酸素量Ｏ_2LVよりも高くするＥＶＣ・ＩＶＯ時期で設定される。

Ｓ１０９では、吸排気バルブ作動制御部６８により、Ｓ１０８で設定したＥＶＣ・ＩＶＯ時期で吸排気バルブ１１，１２の開閉作動が制御される。その後、本制御のＳ１００〜１０９までの各ステップは、エンジン１０の停止（イグニッションスイッチのキースイッチＯＦＦ）まで繰り返し行われる。なお、次サイクルのエンジン１０の燃焼状態を演算するために、Ｓ１０８で設定されたＥＶＣ・ＩＶＯ時期、及びＳ１０９で検出されたエンジン回転センサ７０、アクセル開度センサ７１、ブースト圧センサ７２等の各センサ値は、燃焼状態演算部６３に出力されるように構成されている。

次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による作用効果について説明する。

エンジン１０の運転状態が遷移する過渡運転条件下において外部ＥＧＲに応答遅れが生じると、ＮＯｘ排出が悪化する可能性がある。本実施形態の内燃機関の制御装置では、直前サイクルの筒内酸素濃度Ｏ_2PDがＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDよりも高い場合、次サイクルの筒内酸素濃度を目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDまで低下させる最適なＥＶＣ・ＩＶＯ時期で吸排気バルブ１１，１２が開閉作動される。

すなわち、本実施形態の内燃機関の制御装置は、ＥＶＣ時期を進角させてＩＶＯ時期を遅角させる内部ＥＧＲにより、次サイクルの筒内酸素濃度を目標筒内酸素濃度Ｏ_2TDまで低下させ、外部ＥＧＲの応答遅れを補填するように構成されている。したがって、本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、ＮＯｘ排出の悪化を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の内燃機関の制御装置は、煤排出量や未燃成分の排出量を所定値以下に抑制する下限筒内酸素量Ｏ_2LVを判定閾値として、次サイクルの筒内酸素量が下限筒内酸素量Ｏ_2LVよりも高くなるようにＥＶＣ・ＩＶＯ時期を補正するように構成されている。したがって、本実施形態の内燃機関の制御装置によれば、外部ＥＧＲの応答遅れを内部ＥＧＲで補填してＮＯｘ排出の悪化を抑制しつつ、煤排出の悪化や未燃成分の排出も効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、可変動弁装置１３，１４に供給される作動流体はエンジン１０の燃料を用いるものとして説明したが、他の流体を作動流体として用いることもできる。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等であってもよい。

１０エンジン
１１吸気バルブ
１２排気バルブ
１３吸気バルブ用可変動弁装置
１４排気バルブ用可変動弁装置
６０ＥＣＵ
６１目標筒内酸素濃度演算部（目標酸素濃度演算手段）
６２下限筒内酸素量演算部（下限酸素量演算手段）
６３燃焼状態演算部（筒内酸素濃度演算手段）
６４筒内酸素濃度判定部
６５目標内部ＥＧＲ量演算部（目標残留ガス量演算手段）
６６オーバラップ期間演算部（バルブ開閉時期演算手段）
６７内部ＥＧＲ量補正部（バルブ開閉時期補正手段）
６８吸排気バルブ作動制御部（バルブ作動制御手段）

Claims

吸排気バルブの開閉時期を任意に設定可能な可変動弁装置を有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて次サイクルのＮＯｘ排出量を所定値以下に抑制する筒内の目標酸素濃度を演算する目標酸素濃度演算手段と、
前記内燃機関の直前サイクルの燃焼状態に基づいて筒内酸素濃度を演算する筒内酸素濃度演算手段と、
演算された前記筒内酸素濃度が演算された前記目標酸素濃度よりも高い場合に、予め記憶した筒内の酸素濃度と残留ガス量との関係に基づいて、次サイクルの筒内酸素濃度を前記目標酸素濃度まで低下させる目標残留ガス量を演算する目標残留ガス量演算手段と、
予め記憶した筒内の残留ガス量と前記吸排気バルブの開閉時期との関係に基づいて、次サイクルの筒内残留ガス量を前記目標残留ガス量にするバルブ開閉時期を演算するバルブ開閉時期演算手段と、
演算された前記バルブ開閉時期で前記吸排気バルブが開閉作動するように前記可変動弁装置を制御するバルブ作動制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の運転状態に基づいて次サイクルの煤排出量を所定値以下に抑制する筒内の下限酸素量を演算する下限酸素量演算手段と、
演算された前記バルブ開閉時期で前記吸排気バルブを開閉作動させた場合の推定筒内酸素量が前記下限酸素量よりも低くなるときは、筒内酸素量が少なくとも前記下限酸素量以上となるように前記バルブ開閉時期を補正するバルブ開閉時期補正手段と、をさらに備える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。