JP2017155629A

JP2017155629A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2017155629A
Application number: JP2016038194A
Authority: JP
Inventors: 美徳綱島; Yoshinori Tsunashima
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: JP6656754B2

Abstract

【課題】内燃機関の気筒に供給する新気量及びＥＧＲガス量の制御の精度を向上させる。
【解決手段】アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量に応じて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを決定し、その開閉タイミングを実現するように吸気バルブまたは排気バルブを操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量、エンジン回転数、並びに、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングに応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブの開度を操作する制御装置を構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が付帯した内燃機関を制御する制御装置に関する。

外部ＥＧＲ装置は、排気通路の所定箇所と吸気通路の所定箇所とをＥＧＲ通路により接続し、排気の一部を当該ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流させて吸気に混交するものである（例えば、下記特許文献を参照）。ＥＧＲにより、気筒における混合気の燃焼温度を低下させてＮＯ_xの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図ることができる。

特開２０１６−０１１６０７号公報

近時、燃費性能のより一層の向上を目論み、より多くの量をＥＧＲガスを排気通路から吸気通路に還流させ、気筒に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を高めることが試みられている。だが、ＥＧＲガスの還流量の増大は、気筒に充填される新気量及びＥＧＲガス量のそれぞれの制御の精度を低下させる要因ともなっている。

ＥＧＲガスの還流量が比較的少ない従来の内燃機関では、そのときのエンジン回転数及びスロットルバルブ開度に応じて新気量及び吸気圧（新気の分圧とＥＧＲガスの分圧との和）が概ね定まり、スロットルバルブの開度操作を通じて要求されるエンジントルクをほぼ実現できていた。しかしながら、ＥＧＲガスの還流量が増大すると、スロットルバルブの開度操作のみでは新気量もＥＧＲガス量も確定的に制御することができなくなる。新気量及びＥＧＲガス量の制御の精度が低下すると、内燃機関の出力するエンジントルクが要求量から逸脱したり、気筒におけるノッキングを惹起したり、あるいは混合気の燃焼の不安定化を招いたりする。

本発明は、内燃機関の気筒に供給する新気量及びＥＧＲガス量の制御の精度の向上を所期の目的としている。

上述した課題を解決するべく、本発明では、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量に応じて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを決定し、その開閉タイミングを実現するように吸気バルブまたは排気バルブを操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量、エンジン回転数、並びに、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングに応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブの開度を操作する内燃機関の制御装置を構成した。

また、本発明では、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するように吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを操作する内燃機関の制御装置を構成した。

並びに、本発明では、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブの開度を操作する内燃機関の制御装置を構成した。

本発明によれば、内燃機関の気筒に供給する新気量及びＥＧＲガス量の制御の精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態における車両用内燃機関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施する制御の内容を説明するブロック図。本発明の変形例の一に係る制御装置が実施する制御の内容を説明するブロック図。本発明の変形例の一に係る制御装置が実施する制御の内容を説明するブロック図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。

本実施形態の内燃機関には、各気筒１の吸気バルブの開閉タイミングを可変制御できる可変バルブタイミング（ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ）機構６が付随している。ＶＶＴ機構６は、各気筒１の吸気バルブを駆動する吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を電動機によって変化させる既知のもの（モータドライブＶＶＴ）である。周知の通り、内燃機関の吸気カムシャフトは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから回転駆動力の供給を受け、クランクシャフトに従動して回転する。クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間には、回転駆動力を伝達するための巻掛伝動装置（図示せず）が介在している。巻掛伝動装置は、クランクシャフト側に設けたクランクスプロケット（または、プーリ）と、吸気カムシャフト側に設けたカムスプロケット（または、プーリ）と、これらスプロケット（または、プーリ）に巻き掛けるタイミングチェーン（または、ベルト）とを要素とする。ＶＶＴ機構６は、吸気カムシャフトをカムスプロケットに対し相対的に回動させることを通じて、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させ、以て吸気バルブの開閉タイミングを変更する。

ＶＶＴ機構６の効用の一つに、バルブオーバラップ量の制御を通じた内部ＥＧＲを挙げることができる。吸気バルブと排気バルブとがともに開弁しているバルブオーバラップ期間の長さを延長することで、気筒１の燃焼室から一旦排出された後再び気筒１に吸引される燃焼ガスの量が増し、気筒１に充填される吸気のＥＧＲ率を高めることができる。

また、本実施形態の内燃機関は、必要に応じ、吸気バルブの閉弁タイミングを吸気下死点よりも大きく（例えば、５５°ＣＡ（クランク角度）以上）遅らせてミラーサイクル（アトキンソンサイクル）運転を行うことができる。ミラーサイクル運転を行うときの吸気バルブの開弁タイミングは、排気上死点近傍ないし排気上死点から若干（例えば、５°ＣＡ程度）遅れたタイミングまで遅角する。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、内燃機関に要求されるエンジン負荷、要求出力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、吸気通路３を気筒１に向かって流れる（特に、エアクリーナ３１の直後における）新気の流量を検出するエアフローメータから出力される新気流量信号ｆ、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＶＶＴ機構６に対して吸気バルブタイミングの制御信号ｎ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。

以降、本実施形態のＥＣＵ０による、スロットルバルブ３２の開度、ＶＶＴ機構６による吸気バルブタイミング、ＥＧＲバルブ２３の開度及び点火タイミングの決定の手法を詳述する。

＜スロットルバルブ開度の決定＞図２に示すように、本実施形態のＥＣＵ０は、まず、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて、要求されるエンジントルクの大きさを演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数と要求エンジントルクとの関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、アクセル開度信号ｃ及びクランク角信号ｂを参照して現在のアクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数を知得する。そして、現在のアクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、要求エンジントルクの値を得る。

次いで、ＥＣＵ０は、要求エンジントルクを達成するために必要な新気流量の目標値を演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、要求エンジントルクと目標新気流量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、要求エンジントルクをキーとして当該マップデータを検索し、またはこれを当該関数式に代入して、目標新気流量の値を得る。

また、ＥＣＵ０は、目標新気流量を実現するためのスロットルバルブ３２の開度の基本量を演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、目標新気流量とスロットルバルブ３２の開度の基本量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、目標新気流量をキーとして当該マップデータを検索し、またはこれを当該関数式に代入して、スロットルバルブ３２の開度の基本量の値を得る。

他方、ＥＣＵ０は、スロットルバルブ３２の開度の操作量と新気流量の変化量との間のフィードバックゲイン、即ちスロットルバルブ３２の開度を単位量変化させたときに新気流量がどれくらい変化するかを演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、スロットルバルブ３２の開度及びエンジン回転数とゲインとの関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、自らが制御しているスロットルバルブ３２の現在の開度及び現在のエンジン回転数をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、フィードバックゲインの値を得る。

しかして、ＥＣＵ０は、目標新気流量と実測の新気流量との偏差、及び上記のフィードバックゲインを用いて、新気流量の偏差を縮小するようなスロットルバルブ３２の開度のフィードバック補正量を演算する。最後に、スロットルバルブ３２の開度の基本量にこのフィードバック補正量を加味してスロットルバルブ３２の開度の指令値を算定し、その指令値に則ってスロットルバルブ３２を操作する。

＜吸気バルブタイミングの決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量（即ち、エアフローメータの出力）及びエンジン回転数に応じて、所望の内部ＥＧＲ率を実現できるような吸気バルブの開閉タイミングを演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、新気流量及びエンジン回転数と吸気バルブタイミングの進角量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、新気流量信号ｆを参照して実測の新気流量を知得する。そして、現在の新気流量及びエンジン回転数をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、吸気バルブタイミングの進角量の指令値を得、その指令値に則ってＶＶＴ機構６を操作する。

なお、この吸気バルブタイミングの進角量の決定は、バルブオーバラップ期間の制御即ち必要量の内部ＥＧＲガス量の確保のみならず、要求エンジントルクに応じて内燃機関をオットーサイクル運転するかミラーサイクル運転するかの選択にもなっている。

＜ＥＧＲバルブ開度の決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、吸気温及び大気圧に応じて、所望のＥＧＲ率を実現できるような目標吸気圧を演算する。ここに言うＥＧＲ率は、内部ＥＧＲガス量に（外部ＥＧＲ通路２１経由で還流する）外部ＥＧＲガス量を合わせた総ＥＧＲガス量が気筒１に充填される吸気に占める割合（分圧）を意味する。気筒１に充填される吸気に占める新気の割合（分圧）が既知であるならば、吸気圧からＥＧＲガスの分圧ひいては総ＥＧＲガス量が判明する。換言すれば、新気流量及び吸気圧をそれぞれの目標に制御することを通じて、新気量とともに総ＥＧＲガス量を適正量に制御することが可能である。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、吸気温及び大気圧と目標吸気圧との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、吸気温信号ｅ及び大気圧信号ｈを参照して現在の吸気温及び大気圧を知得する。そして、現在の新気流量、エンジン回転数、自らが制御している吸気バルブタイミングの現在の進角量、吸気温及び大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、目標吸気圧の値を得る。

また、ＥＣＵ０は、目標吸気圧を実現するためのＥＧＲバルブ２３の開度の基本量を演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、目標吸気圧とＥＧＲバルブ２３の基本量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の目標吸気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはこれを当該関数式に代入して、ＥＧＲバルブ２３の開度の基本量の値を得る。

しかして、ＥＣＵ０は、目標吸気圧と実測の吸気圧との偏差を用いて、吸気圧の偏差を縮小するようなＥＧＲバルブ２３の開度のフィードバック補正量を演算する。実測の吸気圧は、吸気圧信号ｅを参照して知得する。最後に、ＥＧＲバルブ２３の開度の基本量にこのフィードバック補正量を加味してＥＧＲバルブ２３の開度の指令値を算定し、その指令値に則ってＥＧＲバルブ２３を操作する。

＜点火タイミングの決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量及びエンジン回転数に応じて、ノッキングを惹起せずに熱機械変換効率が高くなるような点火タイミングの基本タイミングを演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、新気流量及びエンジン回転数と基本点火タイミングとの関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量及びエンジン回転数をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、基本点火タイミングの値を得る。

さらに、ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、ＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温及び大気圧に応じて、現在の吸気のＥＧＲ率に見合うような点火タイミングの補正量を演算する。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、ＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温及び大気圧と点火タイミングの補正量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量、エンジン回転数、自らが制御している吸気バルブタイミングの現在の進角量及び現在のＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温並びに大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、点火タイミングの補正量の値を得る。

しかして、ＥＣＵ０は、基本点火タイミングに上記の補正量を加味して点火タイミングの指令値を算定し、その指令値に則って点火コイルに通電を行う。

本実施形態では、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路３を気筒１に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路３に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブ３２の開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量に応じて吸気バルブの開閉タイミングを決定し、その開閉タイミングを実現するように吸気バルブを操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量、エンジン回転数及び吸気バルブの開閉タイミングに応じて気筒１に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路３に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブ２３の開度を操作する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、スロットルバルブ３２、ＶＶＴ機構６及びＥＧＲバルブ２３の好適な協調制御を実現できる。そして、要求されるエンジントルクに見合った新気流量を確保しながら、新気流量（または、要求エンジントルク）に応じた吸気バルブタイミング制御を実施し、なおかつ、内燃機関の運転領域に応じた適正量のＥＧＲガス量（内部ＥＧＲと外部ＥＧＲとの総和）を確保することができる。

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。以下、本発明の変形例に関して述べる。

外部ＥＧＲ装置２が付帯していない内燃機関の制御、または外部ＥＧＲ装置２による外部ＥＧＲを実施しない（ＥＧＲバルブ２３を全閉する）場合の制御では、ＥＧＲバルブの開度を決定する必要はない。このような制御について、図３を参照して補足説明する。

＜スロットルバルブ開度の決定＞スロットルバルブ２３の開度の演算は、上記実施形態と同様に行うことができる。

＜吸気バルブタイミングの決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧に応じて、所望のＥＧＲ率を実現できるような目標吸気圧を演算する。ここに言うＥＧＲ率は、内部ＥＧＲガス量が気筒１に充填される吸気に占める割合（分圧）を意味する。気筒１に充填される吸気に占める新気の割合（分圧）が既知であるならば、吸気圧から内部ＥＧＲガスの分圧ひいては内部ＥＧＲガス量が判明する。換言すれば、新気流量及び吸気圧をそれぞれの目標に制御することを通じて、新気量とともに内部ＥＧＲガス量を適正量に制御することが可能である。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧と目標吸気圧との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、目標吸気圧の値を得る。

また、ＥＣＵ０は、目標吸気圧を実現するための吸気バルブの開閉タイミングの基本量を演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、目標吸気圧と吸気バルブタイミングの進角量の基本量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の目標吸気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはこれを当該関数式に代入して、吸気バルブタイミングの進角量の基本量の値を得る。

しかして、ＥＣＵ０は、目標吸気圧と実測の吸気圧との偏差を用いて、吸気圧の偏差を縮小するような吸気バルブの開閉タイミングのフィードバック補正量を演算する。最後に、吸気バルブタイミングの進角量の基本量にこのフィードバック補正量を加味して吸気バルブタイミングの進角量の指令値を算定し、その指令値に則ってＶＶＴ機構６を操作する。

＜点火タイミングの決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量及びエンジン回転数に応じて、ノッキングを惹起せずに熱機械変換効率が高くなるような点火タイミングの基本タイミングを演算する。この基本点火タイミングは、上記実施形態におけるものと同様である。

さらに、ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、吸気温及び大気圧に応じて、現在の吸気の内部ＥＧＲ率に見合うような点火タイミングの補正量を演算する。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、吸気バルブタイミングの進角量、吸気温及び大気圧と点火タイミングの補正量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量、エンジン回転数、自らが制御している吸気バルブタイミングの現在の進角量、吸気温並びに大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、点火タイミングの補正量の値を得る。

図３に示した変形例の制御装置０は、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒１に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路３に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブ３２の開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒１に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路３に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するように吸気バルブの開閉タイミングを操作するものである。

本変形例によれば、スロットルバルブ３２及びＶＶＴ機構６の好適な協調制御を実現できる。そして、要求されるエンジントルクに見合った新気流量を確保しながら、新気流量（または、要求エンジントルク）に応じた吸気バルブタイミング制御を実施し、なおかつ、内燃機関の運転領域に応じた適正量の内部ＥＧＲガス量を確保することができる。

また、ＶＶＴ機構６が付帯していない内燃機関の制御、またはＶＶＴ機構６による吸気バルブタイミングの可変制御を実施しない（内部ＥＧＲ量の変動を無視できる）場合の制御では、吸気バルブタイミングの進角量を決定する必要はない。このような制御について、図４を参照して補足説明する。

＜ＥＧＲバルブ開度の決定＞ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧に応じて、所望のＥＧＲ率を実現できるような目標吸気圧を演算する。ここに言うＥＧＲ率は、外部ＥＧＲガス量（または、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との総和）が気筒１に充填される吸気に占める割合（分圧）を意味する。気筒１に充填される吸気に占める新気の割合（分圧）が既知であるならば、吸気圧からＥＧＲガスの分圧ひいてはＥＧＲガス量が判明する。換言すれば、新気流量及び吸気圧をそれぞれの目標に制御することを通じて、新気量とともにＥＧＲガス量を適正量に制御することが可能である。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧と目標吸気圧との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量、エンジン回転数、吸気温及び大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、目標吸気圧の値を得る。

また、ＥＣＵ０は、目標吸気圧を実現するためのＥＧＲバルブ２３の開度の基本量を演算する。ＥＣＵ０のメモリには予め、目標吸気圧とＥＧＲバルブ２３の開度の基本量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の目標吸気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはこれを当該関数式に代入して、ＥＧＲバルブ２３の開度の基本量の値を得る。

しかして、ＥＣＵ０は、目標吸気圧と実測の吸気圧との偏差を用いて、吸気圧の偏差を縮小するようなＥＧＲバルブ２３の開度のフィードバック補正量を演算する。最後に、ＥＧＲバルブ２３の開度の基本量にこのフィードバック補正量を加味してＥＧＲバルブ２３の開度の指令値を算定し、その指令値に則ってＥＧＲバルブ２３を操作する。

さらに、ＥＣＵ０は、実測の新気流量、エンジン回転数、ＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温及び大気圧に応じて、現在の吸気のＥＧＲ率に見合うような点火タイミングの補正量を演算する。ＥＣＵのメモリには予め、新気流量、エンジン回転数、ＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温及び大気圧と点火タイミングの補正量との関係を規定したマップデータまたは関数式が格納されている。ＥＣＵ０は、現在の新気流量、エンジン回転数、自らが制御しているＥＧＲバルブ２３の開度、吸気温並びに大気圧をキーとして当該マップデータを検索し、またはそれらを当該関数式に代入して、点火タイミングの補正量の値を得る。

図４に示した変形例の制御装置０は、アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒１に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路３に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブ３２の開度を操作し、エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒１に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路３に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブ２３の開度を操作するものである。

本変形例によれば、スロットルバルブ３２及びＥＧＲバルブ２３の好適な協調制御を実現できる。そして、要求されるエンジントルクに見合った新気流量を確保しながら、内燃機関の運転領域に応じた適正量のＥＧＲガス量（外部ＥＧＲ、または内部ＥＧＲと外部ＥＧＲとの総和）を確保することができる。

上記実施形態や各変形例では、ＶＶＴ機構６を介して吸気バルブの開閉タイミングを操作することでバルブオーバラップ期間を制御、即ち内部ＥＧＲ量を変化させていたが、排気バルブにＶＶＴ機構が付随している内燃機関にあっては、吸気バルブの開閉タイミングに代えて、または吸気バルブの開閉タイミングとともに、排気バルブの開閉タイミングを決定し操作することでバルブオーバラップ期間を制御し、以て内部ＥＧＲ量を変化させることも可能である。

内燃機関の各気筒１の吸気バルブや排気バルブの開弁タイミング及び／または閉弁タイミングを変化させるためのＶＶＴ機構６の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。モータドライブＶＶＴ以外にも、液圧（油圧）によりカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角／遅角させるものや、バルブを開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブ及び／または排気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。

その他、各部の具体的構成や処理の内容等は、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。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に用いることができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
２…排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置
２３…ＥＧＲバルブ
３…吸気通路
３２…スロットルバルブ
６…可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｅ…吸気温・吸気圧信号
ｆ…新気流量信号
ｈ…大気圧信号
ｋ…スロットルバルブの開度操作信号
ｌ…ＥＧＲバルブの開度操作信号
ｎ…ＶＶＴ機構の位相制御信号

Claims

アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、
エアフローメータを介して検出される新気流量に応じて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを決定し、その開閉タイミングを実現するように吸気バルブまたは排気バルブを操作し、
エアフローメータを介して検出される新気流量、エンジン回転数、並びに、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングに応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブの開度を操作する内燃機関の制御装置。
アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、
エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するように吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを操作する内燃機関の制御装置。
アクセルペダルの踏込量及びエンジン回転数に応じて吸気通路を気筒に向けて流れる新気の流量の目標値を決定し、吸気通路に設置しているエアフローメータを介して検出される新気流量と当該目標値との偏差を縮小するようにスロットルバルブの開度を操作し、
エアフローメータを介して検出される新気流量及びエンジン回転数に応じて気筒に充填されるべき吸気の圧力の目標値を決定し、吸気通路に設置している吸気圧センサを介して検出される吸気圧と当該目標値との偏差を縮小するようにＥＧＲバルブの開度を操作する内燃機関の制御装置。