JP2018009514A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ通路の切り替え時にＥＧＲガスを好適に供給する。【解決手段】吸気通路に第一スロットルと、第二スロットルと、を順に設け、排気通路に触媒を設け、触媒よりも上流の排気通路と第一スロットルより下流且つ第二スロットルより上流の吸気通路とを接続する第一ＥＧＲ通路と、触媒よりも下流の排気通路と第一スロットルより下流且つ第二スロットルより上流の吸気通路とを接続する第二ＥＧＲ通路と、を備え、第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給から第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給へ切り替えるときであって第一ＥＧＲ通路に設けられる第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に小さくする期間に、第一スロットルの開度を機関運転状態に応じた開度よりも一時的に小さくし、且つ、第二スロットルの開度を機関運転状態に応じた開度よりも一時的に大きくする。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側から吸気通路へＥＧＲガスを供給する第一ＥＧＲ通路と、排気浄化触媒の下流側から吸気通路へＥＧＲガスを供給する第二ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２０１３／０５１１０８号

ここで、排気浄化触媒よりも上流側と、下流側とを比較すると、下流側のほうの圧力が低くなるために、第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給に対して、第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給には時間を要する。このように、第一ＥＧＲ通路と第二ＥＧＲ通路とでＥＧＲガスが供給されるまでの時間が異なるため、第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給と、第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給と、を切り替えるときに、ＥＧＲガスが過剰に供給されたり、または、ＥＧＲガスが不足したりする虞がある。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ通路の切り替え時にＥＧＲガスを好適に供給することにある。

上記課題を解決するために、内燃機関の吸気通路に設けられる第一スロットルと、前記第一スロットルよりも下流の吸気通路に設けられる第二スロットルと、前記内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路と、前記第一スロットルより下流且つ前記第二スロットルより上流の吸気通路と、を接続する第一ＥＧＲ通路と、前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路と、前記第一スロットルより下流且つ前記第二スロットルより上流の吸気通路と、を接続する第二ＥＧＲ通路と、前記第一ＥＧＲ通路に設けられ前記第一ＥＧＲ通路の通路断面積を調整する第一ＥＧＲ弁と、前記第二ＥＧＲ通路に設けられ前記第二ＥＧＲ通路の通路断面積を調整する第二ＥＧＲ弁と、前記第一スロットル、前記第二スロットル、前記第一ＥＧＲ弁、前記第二ＥＧＲ弁の開度を調整する制御部と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に応じて前記第一スロットル及び前記第二スロットルの開度を設定し、前記第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給から前記第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給へ切り替えるときに、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に小さくすると共に、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に小さくしているときに、前記第一スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第一スロットルの開度よりも一時的に小さくし、且つ、前記第二スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第二スロットルの開度よりも一時的に大きくし、前記第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給から前記第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給へ切り替えるときに、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に大きくすると共に、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に大きくしているときに、前記第一スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第一スロットルの開度よりも一時的に大きくし、且つ、前記第二スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第二スロットルの開度よりも一時的に小さくする。

本発明によれば、ＥＧＲ通路の切り替え時にＥＧＲガスを好適に供給することができる。

実施例に係る内燃機関の制御装置が適用される自然吸気のガソリンエンジンの概略構成を示す図である。 エンジンの運転状態が属する負荷領域を、低負荷領域Ｒ１、中負荷領域Ｒ２、高負荷領域Ｒ３に区分して示した図である。 エンジンの運転状態に対する要求ＥＧＲ率を示した図である。 エンジンの負荷が中負荷領域から高負荷領域に向かって徐々に増加しているときの各種値の推移を示したタイムチャートである。 実施例１に係るＥＧＲ制御のフローを示したフローチャートである。 エンジンの負荷が高負荷領域から低負荷領域に向かって徐々に減少しているときの各種値の推移を示したタイムチャートである。 実施例２に係るＥＧＲ制御のフローを示したフローチャートである。 エンジンの負荷が中負荷領域のときの各種値の推移を示したタイムチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の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＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置が適用される自然吸気のガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」という）１の概略構成を示す図である。エンジン１は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。エンジン１の吸気系は、自然吸気が可能となるように構成されており、具体的には、エンジン１の気筒に繋がる吸気通路１０において、エアクリーナ２の下流側には、吸気の流れに従って順に第一スロットル３、サージタンク４、第二スロットル５が配置されている。サージタンク４は、気筒内への吸気供給に関し吸気脈動を効果的に利用するために、所定容量の吸気空間を有している。なお、第二スロットル５は、エンジン１の吸気枝管（インテークマニホールド）１２の直上流に配置されている。

また、エンジン１の排気系については、エンジン１の気筒に繋がる排気通路１１に、排気浄化触媒である三元触媒６が配置されている。更に、三元触媒６の上流側の排気通路１１において、第一ＥＧＲ通路３１がその一端で接続され、更にその他端が第一スロットル３とサージタンク４との間の合流部１４で吸気通路１０と接続されている。この第一ＥＧＲ通路３１により、排気通路１１を流れる排気の一部が吸気通路１０へＥＧＲガスとして還流されることになる。また、第一ＥＧＲ通路３１には、還流するＥＧＲガスの流量を制御する第一ＥＧＲ弁３２が配置されている。また、三元触媒６の下流側の排気通路１１において、第二ＥＧＲ通路４１がその一端で接続され、更にその他端が第一スロットル３とサージタンク４との間の合流部１４で吸気通路１０と接続されている。この第二ＥＧＲ通路４１により、排気通路１１を流れる排気の一部が吸気通路１０へＥＧＲガスとして還流されることになる。また、第二ＥＧＲ通路４１には、還流するＥＧＲガスの流量を制御する第二ＥＧＲ弁４２が配置されている。さらに、第二ＥＧＲ弁４２よりも排気通路１１側の第二ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４３が配置されている。

エンジン１には、電子制御装置であるＥＣＵ２０が搭載されており、エンジン１における各種の制御が実行される。また、エンジン１には、アクセル開度センサ２１がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それよりエンジン１に要求される機関負荷を算出する。また、クランクポジションセンサ２２がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はエンジン１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、エンジン１の機関回転速度等を算出する。更に、ＥＣＵ２０は、吸気通路１０に設置されたエアフローメータ２３とも電気的に接続されており、吸気通路１０を流れる新気流量が検出可能となっている。なお、ＥＣＵ２０は、上記以外の、エンジン１に設けられている各種センサ等にも電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ２０によって、エンジン１における燃料噴射弁（不図示）からの燃料噴射量や燃料噴射時期等の制御、点火プラグ（不図示）の点火時期、第一スロットル３の開度、第二スロットル５の開度、第一ＥＧＲ弁３２の開度、第二ＥＧＲ弁４２の開度が制御され、また、その他のエンジン１における各種の制御が実行される。

ここで、エンジン１では、その運転状態に応じた、新気及びＥＧＲガスの気筒への供給が行われる。その新気及びＥＧＲガスの供給について、図２に基づいて説明する。なお、本明細書では、エンジン１の運転状態は、その機関負荷と機関回転速度に従って特定される。図２は、エンジン１の運転状態が属する負荷領域を、低負荷領域Ｒ１、中負荷領域Ｒ２、高負荷領域Ｒ３に区分して示している。低負荷領域Ｒ１は、全負荷領域の中で最も低い負荷領域であり、高負荷領域Ｒ３は全負荷領域の中で最も高い負荷領域であり、中負荷領域Ｒ２は、低負荷領域Ｒ１と高負荷領域Ｒ３との間に位置する。なお、図２において、低負荷領域Ｒ１と中負荷領域Ｒ２との境界をＲ１２で示し、中負荷領域Ｒ２と高負荷領域Ｒ３との境界をＲ２３で示している。なお、原則として、エンジン１の負荷が高くなるほど、気筒内に供給すべき新気量は増大する。

また、エンジン１では、燃費向上やエミッション改善のために、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの吸気通路１０への還流が、エンジン１の運転状態と対応して行われる。そこで、図２には、上記各負荷領域に、ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの還流が行われるＥＧＲ運転領域Ｒ５が重ねて表されている。具体的には、ＥＧＲ運転領域Ｒ５は、低負荷領域Ｒ１、中負荷領域Ｒ２、高負荷領域Ｒ３にまたがって設定されているが、図２により、低負荷領域Ｒ１中の低負荷側及び高負荷領域Ｒ３中の高負荷側には、ＥＧＲ運転領域Ｒ５は及んでいないことが理解できる。なお、ＥＧＲ運転領域Ｒ５におけるＥＧＲガスの供給量は、エンジン１の運転状態に応じて要求されるＥＧＲ率（吸気量に対するＥＧＲガス量の占める割合であり、以下「要求ＥＧＲ率」という）を達成するために必要な量とされる。

図２に示す各タイミングｔ１〜ｔ７の定義は、以下の通りである。
ｔ１：起点。このとき、運転状態は低負荷領域Ｒ１に属する。
ｔ２：運転状態が低負荷領域Ｒ１に属し、且つ、ＥＧＲ運転領域Ｒ５に進入したタイミング。
ｔ３：運転状態が低負荷領域Ｒ１から中負荷領域Ｒ２に進入したタイミング。このとき、ＥＧＲ運転領域Ｒ５にも属している。
ｔ４：運転状態が中負荷領域Ｒ２に属しているタイミング。このとき、ＥＧＲ運転領域Ｒ５にも属している。
ｔ５：運転状態が中負荷領域Ｒ２から高負荷領域Ｒ３に進入したタイミング。このとき、ＥＧＲ運転領域Ｒ５にも属している。
ｔ６：運転状態が高負荷領域Ｒ３に属し、且つ、ＥＧＲ運転領域Ｒ５から離れたタイミング。
ｔ７：終点。このとき、運転状態は高負荷領域Ｒ３に属する。

エンジン１では、気筒内に供給すべき新気量とＥＧＲガス量は、エンジン１の運転状態に応じて適切に制御されなければならない。適切な新気量とＥＧＲガス量が供給されなければ、要求された運転状態を実現することが困難となり、また、要求ＥＧＲ率を実現することが困難となる。そこで、本実施例では、エンジン１の運転状態に応じた新気及びＥＧＲガスの供給処理を以下の通りに実施する。

ここで、図３は、エンジン１の運転状態に対する要求ＥＧＲ率を示した図である。領域Ａは、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中で低負荷領域Ｒ１に属する領域を全て含み、さらに、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中で中負荷領域Ｒ２に属する領域の一部を含んでいる。領域Ａは、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中ではエンジン１の負荷が最も低い領域である。領域Ｂは、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中で中負荷領域Ｒ２に属する残りの領域であり、領域Ａよりもエンジン１の負荷が高い領域である。領域Ｃは、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中で高負荷領域Ｒ３に属する領域であり、ＥＧＲ運転領域Ｒ５の中ではエンジン１の負荷が最も高い領域である。

領域Ａでは、ＥＧＲガス量の制御は第一ＥＧＲ弁３２の開度調整によって行われ、第二ＥＧＲ弁４２は全閉とされる。すなわち、第一ＥＧＲ通路３１のみからＥＧＲガスが供給される。領域Ａでは、エンジン１の負荷が比較的低いために排気中にＨＣが多く含まれる場合がある。この場合、三元触媒６を通過する前の排気を第一ＥＧＲ通路３１に取り込むことができるため、排気中のＨＣをエンジン１に供給することができる。これにより、燃費の改善が可能となる。領域Ｂでは、ＥＧＲガス量の制御は、第一ＥＧＲ弁３２及び第二ＥＧＲ弁４２の開度調整によって行われる。領域Ｃでは、ＥＧＲガス量の制御は、第二ＥＧＲ弁４２の開度調整によって行われ、第一ＥＧＲ弁３２は全閉とされる。すなわち、第二ＥＧＲ通路４１のみからＥＧＲガスが供給される。領域Ｃでは、エンジン１の負荷が比較的高いために排気の温度が高い。したがって、第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスを供給すると、温度の高いＥＧＲガスが供給されてノッキングが起こりやすくなる。一方、第二ＥＧＲ通路４１からＥＧＲガスを供給することにより、温度の低くなった排気を第二ＥＧＲ通路４１から取り込み、更に、ＥＧＲクーラ４３でＥＧＲガスを冷却できる。したがって、ノッキングが起こることを抑制できる。

また、低負荷領域Ｒ１では、吸入空気量の制御は第二スロットル５の開度調整によって行われ、第一スロットル３は全開とされる。中負荷領域Ｒ２では、吸入空気量の制御は第一スロットル３及び第二スロットル５の開度調整により行われる。高負荷領域Ｒ３では、吸入空気量の制御は第一スロットル３の開度調整によって行われ、第二スロットル５は全開とされる。

ここで、エンジン１の運転状態が低負荷領域Ｒ１に属しているとき、すなわち低負荷領域時には、吸気通路１０において上流側の第一スロットル３が全開とされた状態で、下流側の第二スロットル５の開度が、要求される運転状態を達成するために気筒内に供給すべき新気量に対応した開度に調整される。したがって、サージタンク４を含む、第一スロットル３の下流側であって第二スロットル５までの吸気通路１０において形成される負圧は比較的小さく、実質的には、第二スロットル５の下流側の吸気枝管（インマニ）１２で比較的大きい負圧が形成されることになる。このような各スロットルの開度制御により、要求される運転状態に応じて開度調整される第二スロットル５の下流側にはサージタンク４は含まれていない。そのため、第二スロットル５と気筒間の空間容積が比較的小さくなり、加速時に気筒内へ新気を早く充填でき、以て加速時の応答性を向上させることが可能となる。

また、エンジン１の運転状態が中負荷領域Ｒ２に属しているとき、すなわち中負荷領域時には、低負荷領域時と比べて、気筒内に供給すべき新気量は多くなり、また、要求ＥＧＲ率も高くなる。中負荷領域時には、低負荷領域時と比べて多くのＥＧＲガスを吸気通路
１０側に還流させるために、第一スロットル３の開度が調整される。この結果、第一スロットル３の下流側において負圧が大きくなり、第一スロットル３の開度調整により比較的多くのＥＧＲガスを吸気通路１０に還流させることが可能となる。

その上で、中負荷領域Ｒ２に属する運転状態の要求を満たすために、気筒へ供給される新気量は、上記第一スロットル３に加えて第二スロットル５の開度を調整することで制御される。ここで、第一スロットル３については、要求ＥＧＲ率を達成するのに必要なＥＧＲガス量を得るためにその開度が調整され、最終的に気筒内に供給される新気量は、その第一スロットル３による絞り量を踏まえ、第二スロットル５の開度を調整することで制御される。このように第一スロットル３の開度は、第二スロットル５の開度調整を介して最終的に気筒内に供給される新気量に影響を及ぼすものということもできる。したがって、中負荷領域時では、エンジン１への新気量は第一スロットル３及び第二スロットル５によって制御される。

また、エンジン１の運転状態が高負荷領域Ｒ３に属しているとき、すなわち高負荷領域時には、第二スロットル５が全開とされた状態で、第一スロットル３の開度が、要求される運転状態を達成するために気筒内に供給すべき新気量に対応した開度に調整される。したがって、運転状態に応じて開度調整される第一スロットル３の下流側にサージタンク４が含まれるため、第一スロットル３と気筒間の空間容積が比較的大きくなる。その結果、吸気脈動を効果的に利用することができ、体積効率の向上により高負荷領域時の運転状態に応じた新気量を好適に気筒内に供給することができる。

第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２、第二ＥＧＲ弁４２の夫々の開度は、エンジン１の運転状態と関連付けて予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ２０に記憶させておく。そして、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に応じて、第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２、第二ＥＧＲ弁４２の夫々の開度を調整する。

図４は、エンジン１の負荷が中負荷領域から高負荷領域に向かって徐々に増加しているときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上から順に、エンジン１に吸入される新気量、第一スロットル３の開度、第二スロットル５の開度、第一ＥＧＲ弁３２の開度、第二ＥＧＲ弁４２の開度、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量、第二ＥＧＲ通路４１から供給されるＥＧＲガス量、第一ＥＧＲ通路３１及び第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスによるＥＧＲ率、第一スロットル３と第二スロットル５との間の吸気通路１０の圧力（スロットル間圧力）を示している。図４の時間の始点は図２におけるｔ４で運転されている時点であり、図４のＴＤは図２におけるｔ５で運転されている時点である。実線は、本実施例に係る制御を実施した場合を示しており、破線は、本実施例に係る制御を実施しない場合を示している。本実施例に係る制御を実施しない場合とは、エンジン１の運転状態に基づいて第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を調整する場合である。また、本実施例に係る制御を実施しない場合には、ＥＧＲガスの供給通路を第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１に切り替えるときに、第二ＥＧＲ弁４２を開いてから、第二ＥＧＲ通路４１からＥＧＲガスが実際に供給されるまでの遅れ時間が経過した後に、第一ＥＧＲ弁３２の開度を変化させている。本実施例に係る制御を実施しない場合は、従来の制御を実施しているといえる。

新気量は、エンジン負荷と相関があり、エンジン負荷の増加にしたがって、新気量も増加する。ＴＡは、第二スロットル５の開度が、ＥＧＲガスの供給通路を第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１に切り替える開度（一点鎖線。以下この開度を第二スロットル開度閾値ともいう。）に達する時点である。ＴＡまでは、第一スロットル３の開度は一定であり、第二スロットル５の開度を徐々に大きくすることで新気量を徐々に増加させてい
る。ＴＡまでは、第二ＥＧＲ弁４２は全閉にされ、第一ＥＧＲ弁３２は全開（一点鎖線）にされる。ＥＧＲガス量は、第二スロットル５の開度を調整することによって調整されている。この場合、ＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率となるように、第二スロットル５の開度が調整されている。ＴＡまでは、第一ＥＧＲ通路３１に要求ＥＧＲ率となるために必要な量のＥＧＲガスが流通する。ＴＡまでのスロットル間圧力は、一定のまま推移する。

ＴＡにおいて、ＥＧＲガスの供給通路を第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１に切り替えるために、ＴＡにおいて第二ＥＧＲ弁４２の開度が全開（一点鎖線）にされる。第二ＥＧＲ通路４１から供給されるＥＧＲガスは、第二ＥＧＲ弁４２が全開となった後に第二ＥＧＲ通路４１を流通し、さらに吸気通路１０を流通した後にエンジン１に供給されるため、時間遅れを伴って増加を開始する。一方、第一ＥＧＲ弁３２では、ＴＡからＴＣまでの間に徐々に開度を減少させ、ＴＣにおいて全閉にされる。これにより、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量は、徐々に減少する。

ここで、第一スロットル３は、ＴＡからＴＢまでの間は開度が徐々に小さくされ、ＴＢからＴＣまでの間は開度が徐々に大きくされる。これは、ＴＣにおける第一スロットル３の開度は従来と同じであるが、ＴＡからＴＣまでの間は、従来よりも第一スロットル３の開度が小さくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第一スロットル３の開度が従来よりも一時的に小さくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第一スロットル３の開度よりも一時的に小さくされていることを意味する。一方、第二スロットル５は、ＴＡからＴＢまでの間は開度が徐々に大きくされ、ＴＢからＴＣまでの間は開度が徐々に小さくされる。これは、ＴＣにおける第二スロットル５の開度は従来と同じであるが、ＴＡからＴＣまでの間は従来よりも第二スロットル５の開度が大きくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第二スロットル５の開度が従来よりも一時的に大きくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第二スロットル５の開度よりも一時的に大きくされていることを意味する。

第二ＥＧＲ通路４１からＥＧＲガスの供給を開始する場合には、時間遅れがあるため、ＥＧＲガスの供給が途切れないように、第二ＥＧＲ弁４２を全開にした後であっても、第一ＥＧＲ弁３２を全閉とせずに第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスを供給している。このときに、従来では、ＴＣまで第一ＥＧＲ弁３２を全開とし、ＴＣにおいて第一ＥＧＲ弁３２を全閉としていた。一方、本実施例では、ＴＣまで第一ＥＧＲ弁３２の開度を徐々に小さくしている。このときに、第一スロットル３の開度を従来よりも小さくすることで、サージタンク４の負圧を大きくすることができる。これにより、第二ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスの流速を高めることができるため、第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスの供給を早めることができる。したがって、ＥＧＲガスの供給通路の切り替えを速やかに完了することができる。

なお、ＴＢは、第一ＥＧＲ弁３２の開度が所定開度になる時点であり、この時点ＴＢから第一スロットル３の開度、及び、第二スロットル５の開度を従来の開度に徐々に近づけている。

また、ＴＡからＴＣまでの期間において、第一スロットル３の開度を従来よりも小さくすることにより、第一ＥＧＲ通路３１からのＥＧＲガス量が増加する虞がある。これに対して、第一ＥＧＲ弁３２の開度を第一スロットル３の開度に合わせて徐々に小さくすることで、第一ＥＧＲ通路３１からのＥＧＲガス量の増加を抑制している。さらに、第一スロットル３の開度を小さくすることにより、エンジン１の吸入新気量が減少する虞がある。このため、第二スロットル５の開度を大きくすることで、吸入新気量の減少を抑制している。また、ＴＢからＴＣまでの期間に第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を徐
変しているため、ＥＧＲガス量の急激な変動を抑制することができる。

ここで、従来では、第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスの供給遅れによるＥＧＲ率の低下を抑制するために、第二ＥＧＲ弁４２を開いた後でも第一ＥＧＲ弁３２を全開として第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスを供給していた。すなわち、従来では、ＴＡからＴＣまでの間、第一ＥＧＲ弁３２を全開としているため、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量が多い。このため、スロットル間圧力の負圧が小さくなって大気圧（一点鎖線）に近付いてしまう。これによって、ＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率（一点鎖線）よりも高くなってしまい、エミッションが悪化する虞がある。一方、本実施例によれば、スロットル間圧力を一定に維持することができるため、ＥＧＲ率の変動を抑制することができる。これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。さらに、ＴＡからＥＧＲガスの供給通路を切り替えることにより、吸入空気量が不足しそうになった場合に第二スロットル５を開く余地を残せるため、吸入空気量の不足を抑制できる。

なお、本実施例では、ＴＡにおいて第二ＥＧＲ弁４２を全開としているが、これに代えて、ＴＡから第二ＥＧＲ弁４２の開度を徐々に大きくしてもよい。これにより、ＥＧＲガス量の精度を高めることができる。なお、本実施例においては、図４に示したように第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２の開度をＥＣＵ２０が調整することにより、本発明における制御部として機能する。

図５は、本実施例に係るＥＧＲ制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートはエンジン１の負荷の増加時であって、エンジン１の運転領域が図２または図３に示したＲ２３よりも低い領域に属するときに、ＥＣＵ２０により所定の時間ごとに実行される。

ステップＳ１０１では、第一スロットル３の開度、第二スロットル５の開度、吸気温度、サージタンク４の温度が取得される。

ステップＳ１０２では、第二スロットル５の開度が、第二スロットル開度閾値に達したか否か判定される。第二スロットル開度閾値は、ＥＧＲガスの供給通路を切り替えるときに、第二スロットル５の開度を従来よりも大きくしたときに第二スロットル５が全開とならないような開度となるように設定される。本ステップＳ１０２では、エンジン１の運転領域が、図３に示した領域Ａから領域Ｂに移行したか否か判定しているといえる。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０３では、第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２、第二ＥＧＲ弁４２の開度が調整される。本ステップＳ１０３では、図４に示したように各開度が調整される。すなわち、エンジン１の運転状態に応じて設定される各開度に対して、第一ＥＧＲ弁３２の開度は徐々に小さくされ、第一スロットル３の開度は小さくされ、第二スロットル５の開度は大きくされる。また、第二ＥＧＲ弁４２の開度は全開にされる。

ステップＳ１０４では、吸気温度若しくはサージタンク４の温度が温度閾値以上であるか否か判定される。温度閾値は、ノッキングが起こる温度として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。すなわち、本ステップＳ１０４では、ノッキングが起こるか否か判定しているといえる。ノッキングが起こる場合には、第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１へ切り替えることにより、ＥＧＲガスの温度を低下させることができるため、ノッキングが起こることを抑制できる。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。

以上説明したように本実施例によれば、エンジン１の負荷が増加したときにＥＧＲの供給通路を切り替えつつ、ＥＧＲガス量を好適に制御することができる。

＜実施例２＞
実施例１では、エンジン１の負荷が増加する場合について説明したが、本実施例では、エンジン１の負荷が減少する場合について説明する。

図６は、エンジン１の負荷が高負荷領域から低負荷領域に向かって徐々に減少しているときの各種値の推移を示したタイムチャートである。この各種値については図４と同じである。図６の時間の始点は図２におけるｔ６で運転されている時点であり、図６のＴＡ２は図２におけるｔ５で運転されている時点である。実線は、本実施例に係る制御を実施した場合を示しており、破線は、本実施例に係る制御を実施しない従来の制御を実施した場合を示している。本実施例に係る制御を実施しない場合とは、エンジン１の運転状態に基づいて第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を調整する場合である。本実施例に係る制御を実施しない場合には、ＥＧＲガスの供給通路を第二ＥＧＲ通路４１から第一ＥＧＲ通路３１に切り替えるときに、第一ＥＧＲ弁３２および第二ＥＧＲ弁４２が共に開いている期間が存在する。本実施例に係る制御を実施しない場合は、従来の制御を実施しているといえる。

新気量は、エンジン負荷と相関があり、エンジン負荷の減少にしたがって、新気量も減少する。ＴＡ２は、第一スロットル３の開度が減少しているときに、ＥＧＲガスの供給通路を第二ＥＧＲ通路４１から第一ＥＧＲ通路３１に切り替える開度（一点鎖線。以下、この開度を第一スロットル開度閾値ともいう。）に達する時点である。ＴＡ２までは、第二スロットル５の開度は一定であり、第一スロットル３の開度を徐々に小さくすることで新気量を徐々に減少させている。ＴＡ２までは、第二ＥＧＲ弁４２は全開にされ、第一ＥＧＲ弁３２は全閉にされる。ＥＧＲガス量は、第一スロットル３の開度を調整することによって調整されている。この場合、ＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率となるように、第一スロットル３の開度が調整されている。このため、ＴＡ２までは、第二ＥＧＲ通路４１に要求ＥＧＲ率となるために必要な量のＥＧＲガスが流通する。ＴＡ２までのスロットル間圧力は、一定のまま推移する。

ＴＡ２において、ＥＧＲガスの供給通路を第二ＥＧＲ通路４１から第一ＥＧＲ通路３１に切り替えるために、ＴＡ２において第二ＥＧＲ弁４２の開度が全閉にされる。第二ＥＧＲ弁４２が全閉となった後であっても第二ＥＧＲ通路４１にＥＧＲガスが残留しているため、ＥＧＲガスが第二ＥＧＲ通路４１を流通し、さらに吸気通路１０を流通した後にエンジン１に供給されるため、第二ＥＧＲ通路４１から供給されるＥＧＲガスは徐々に減少する。一方、第一ＥＧＲ弁３２では、ＴＡ２からＴＣ２までの間に徐々に開度を増加させ、ＴＣ２において全開にされる。これにより、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量は、ＴＡ２から徐々に増加する。

ここで、第二スロットル５は、ＴＡ２からＴＢ２までの間は開度が徐々に小さくされ、ＴＢ２からＴＣ２までの間は開度が徐々に大きくされる。これは、ＴＣ２における第二スロットル５の開度は従来と同じであるが、ＴＡ２からＴＣ２までの間は、従来よりも第二スロットル５の開度が小さくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第二スロットル５の開度が従来よりも一時的に小さくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第二スロットル５の開度よりも一時的に小さくされていることを意味する。一方、第一スロットル３は、ＴＡ２からＴＢ２までの間は開度が略一定で、ＴＢ２からＴＣ２までの間は開度が徐々に小さくされる。これは、ＴＣ２における第一スロットル３の開度は従来と同じであるが、ＴＡ２からＴＣ２までの間は
従来よりも第一スロットル３の開度が大きくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第一スロットル３の開度が従来よりも一時的に大きくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第一スロットル３の開度よりも一時的に大きくされていることを意味する。

ここで、第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスの供給を開始する場合には、時間遅れがほとんどないが、第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスの供給は直ぐには止まらないため、第二ＥＧＲ弁４２を全閉にした後であっても、第一ＥＧＲ弁３２をすぐには全開とせずに徐々に開度を大きくして、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガスを徐々に増加させている。このときに、従来では、ＴＣ２まで第一ＥＧＲ弁３２を全閉とし、ＴＣ２において第一ＥＧＲ弁３２を全開としていた。一方、本実施例では、ＴＣ２から第一ＥＧＲ弁３２の開度を徐々に大きくしている。このときに、第一スロットル３の開度を従来よりも大きくすることで、サージタンク４の負圧を小さくすることができる。これにより、ＥＧＲガス量が急激に増加することを抑制できるため、スロットル間圧力が上昇することを抑制できる。一方、従来では、ＴＡ２から第一ＥＧＲ弁３２を全開としているため、ＥＧＲガス量が増加して、スロットル間圧力が上昇してしまと共に、ＴＡ２からＥＧＲ率が高くなりすぎてしまう。

ＴＢ２は、第一ＥＧＲ弁３２の開度が所定開度になる時点であり、この時点ＴＢ２から第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を従来の開度に徐々に近づけていく。

また、ＴＡ２からＴＣ２までの期間において、ＥＧＲガス量が急激に変化すること抑制するために、第一スロットル３の開度及び第一ＥＧＲ弁３２の開度を徐変している。さらに、第一スロットル３の開度を従来よりも大きくすることで気筒内に流入する新気量が増加して、減速感を得られなくなる虞があるため、第二スロットル５の開度を従来よりも小さくして、新気量の増加を抑制している。さらに、ＴＡ２からＥＧＲガスの供給通路を切り替えることにより、第一スロットル３が全開になることを抑制しているため、ドライバビリティの悪化を抑制できる。

なお、本実施例では、ＴＡ２において第二ＥＧＲ弁４２を全閉としているが、これに代えて、ＴＡ２から第二ＥＧＲ弁４２の開度を徐々に小さくしてもよい。これにより、ＥＧＲガス量の精度を高めることができる。本実施例においては、図６に示したように第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２の開度をＥＣＵ２０が調整することにより、本発明における制御部として機能する。

図７は、本実施例に係るＥＧＲ制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートはエンジン１の負荷の減少時であって、第一ＥＧＲ弁３２が全開になるまで、ＥＣＵ２０により所定の時間ごとに実行される。

ステップＳ２０１では、第一スロットル３の開度、第二スロットル５の開度、吸気温度、サージタンク４の温度が取得される。

ステップＳ２０２では、第一スロットル３の開度が、第一スロットル開度閾値まで減少したか否か判定される。第一スロットル開度閾値は、ＥＧＲガスの供給通路を切り替えるときに、第一スロットル３の開度を従来よりも大きくしたときに第一スロットル３が全開とならないような開度となるように設定される。本ステップＳ２０２では、エンジン１の運転領域が、図３に示した領域Ｃから領域Ｂに移行したか否か判定しているといえる。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０３では、第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２、第二ＥＧＲ弁４２の開度が調整される。本ステップＳ２０３では、図６に示したように各開度が調整される。すなわち、エンジン１の運転状態に応じて設定される各開度に対して、第一ＥＧＲ弁３２の開度は徐々に大きくされ、第一スロットル３の開度は大きくされ、第二スロットル５の開度は小さくされる。また、第二ＥＧＲ弁４２の開度は全閉にされる。

ステップＳ２０４では、吸気温度若しくはサージタンク４の温度が温度閾値以上であるか否か判定される。温度閾値は、ノッキングが起こる温度として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進んでノッキングが抑制され、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。

以上説明したように本実施例によれば、エンジン１の負荷が減少したときにＥＧＲの供給通路を切り替えつつ、ＥＧＲガス量を好適に制御することができる。

＜実施例３＞
本実施例では、エンジン１の負荷が一定の場合で、且つ、吸気温度またはサージタンク４の温度が温度閾値以上になった場合に、ＥＧＲの供給通路を切り替える場合について説明する。

図８は、エンジン１の負荷が中負荷領域のときの各種値の推移を示したタイムチャートである。図４に示した各種値に、吸気温度またはサージタンク４の温度を追加している。図４の時間の始点から、図２におけるｔ４で運転されている。実線は、本実施例に係る制御を実施した場合を示しており、破線は、本実施例に係る制御を実施しない従来の制御を実施した場合を示している。本実施例に係る制御を実施しない場合とは、エンジン１の運転状態に基づいて第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を調整する場合である。また、本実施例に係る制御を実施しない場合には、ＥＧＲガスの供給通路を第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１に切り替えるときに、第二ＥＧＲ弁４２を開いてから、第二ＥＧＲ通路４１からＥＧＲガスが実際に供給されるまでの遅れ時間が経過した後に、第一ＥＧＲ弁３２の開度を変化させている。本実施例に係る制御を実施しない場合は、従来の制御を実施しているといえる。

エンジン１の負荷は一定であるため、新気量も一定となる。ＴＡ３は、吸気温度またはサージタンク温度が温度閾値（一点鎖線）に達した時点である。ＴＡ３までは、第一スロットル３の開度及び第二スロットル５の開度は一定である。また、ＴＡ３までは、第二ＥＧＲ弁４２は全閉にされ、第一ＥＧＲ弁３２は全開（一点鎖線）にされる。ＥＧＲガス量は、第二スロットル５の開度を調整することによって調整されている。この場合、ＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率となるように、第二スロットル５の開度が調整されている。このため、ＴＡ３までは、第一ＥＧＲ通路３１に要求ＥＧＲ率となるために必要な量のＥＧＲガスが流通する。ＴＡ３までのスロットル間圧力は、一定のまま推移する。

ＴＡ３において、ＥＧＲガスの供給通路を第一ＥＧＲ通路３１から第二ＥＧＲ通路４１に切り替えるために、ＴＡ３において第二ＥＧＲ弁４２の開度が全開（一点鎖線）にされる。第二ＥＧＲ通路４１から供給されるＥＧＲガスは、第二ＥＧＲ弁４２が全開となった後に第二ＥＧＲ通路４１を流通し、さらに吸気通路１０を流通した後にエンジン１に供給されるため、時間遅れを伴って増加を開始する。そして、第二ＥＧＲ通路４１から供給されるＥＧＲガス量が増加するのにしたがって、吸気温度またはサージタンク４の温度が減少する。一方、第一ＥＧＲ弁３２では、ＴＡ３からＴＣ３までの間に徐々に開度を減少させ、ＴＣ３において全閉にされる。これにより、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量は、徐々に減少する。

ここで、第一スロットル３は、ＴＡ３からＴＢ３までの間は開度が徐々に小さくされ、ＴＢ３からＴＣ３までの間は開度が徐々に大きくされる。これは、ＴＣにおける第一スロットル３の開度は従来と同じであるが、ＴＡ３からＴＣ３までの間は、従来よりも第一スロットル３の開度が小さくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第一スロットル３の開度が従来よりも一時的に小さくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第一スロットル３の開度よりも一時的に小さくされていることを意味する。一方、第二スロットル５は、ＴＡ３からＴＢ３までの間は開度が徐々に大きくされ、ＴＢ３からＴＣ３までの間は開度が徐々に小さくされる。これは、ＴＣ３における第二スロットル５の開度は従来と同じであるが、ＴＡ３からＴＣ３までの間は従来よりも第二スロットル５の開度が大きくされることによる。すなわち、本実施例に係る制御を実施することにより、第二スロットル５の開度が従来よりも一時的に大きくされている。これは、エンジン１の運転状態に応じて設定される第二スロットル５の開度よりも一時的に大きくされていることを意味する。

第二ＥＧＲ通路４１からＥＧＲガスの供給を開始する場合には、時間遅れがあるため、ＥＧＲガスの供給が途切れないように、第二ＥＧＲ弁４２を全開にした後であっても、第一ＥＧＲ弁３２を全閉とせずに第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスを供給している。このときに、従来では、ＴＣ３まで第一ＥＧＲ弁３２を全開とし、ＴＣ３において第一ＥＧＲ弁３２を全閉としていた。一方、本実施例では、ＴＣ３まで第一ＥＧＲ弁３２の開度を徐々に小さくしている。このときに、第一スロットル３の開度を従来よりも小さくすることで、サージタンク４の負圧を大きくすることができる。これにより、第二ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスの流速を高めることができるため、第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスの供給を早めることができる。したがって、ＥＧＲガスの供給通路の切り替えを速やかに完了することができる。

なお、ＴＢ３は、第一ＥＧＲ弁３２の開度が所定開度になる時点であり、この時点ＴＢ３から第一スロットル３の開度、及び、第二スロットル５の開度を従来の開度に徐々に近づけている。

また、ＴＡ３からＴＣ３までの期間において、第一スロットル３の開度を従来よりも小さくすることにより、第一ＥＧＲ通路３１からのＥＧＲガス量が増加する虞がある。これに対して、第一ＥＧＲ弁３２の開度を第一スロットル３の開度に合わせて徐々に小さくすることで、第一ＥＧＲ通路３１からのＥＧＲガス量の増加を抑制している。さらに、第一スロットル３の開度を小さくすることにより、エンジン１の吸入新気量が減少する虞がある。このため、第二スロットル５の開度を大きくすることで、吸入新気量の減少を抑制している。また、ＴＢ３からＴＣ３までの期間に第一スロットル３及び第二スロットル５の開度を徐変しているため、ＥＧＲガス量の急激な変動を抑制することができる。

ここで、従来では、第二ＥＧＲ通路４１からのＥＧＲガスの供給遅れによるＥＧＲ率の低下を抑制するために、第二ＥＧＲ弁４２を開いた後でも第一ＥＧＲ弁３２を全開として第一ＥＧＲ通路３１からＥＧＲガスを供給していた。すなわち、従来では、ＴＡ３からＴＣ３までの間、第一ＥＧＲ弁３２を全開としているため、第一ＥＧＲ通路３１から供給されるＥＧＲガス量が多い。このため、スロットル間圧力の負圧が小さくなって大気圧（一点鎖線）に近付いてしまう。これによって、ＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率（一点鎖線）よりも高くなってしまい、エミッションが悪化する虞がある。一方、本実施例によれば、スロットル間圧力を一定に維持することができるため、ＥＧＲ率の変動を抑制することができる。これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。さらに、ＴＡ３からＥＧＲガスの供給通路を切り替えることにより、吸入空気量が不足しそうになった場合に第二スロットル５を開く余地を残せるため、吸入空気量の不足を抑制できる。

なお、本実施例では、ＴＡ３において第二ＥＧＲ弁４２を全開としているが、これに代えて、ＴＡ３から第二ＥＧＲ弁４２の開度を徐々に大きくしてもよい。これにより、ＥＧＲガス量の精度を高めることができる。本実施例においては、図８に示したように第一スロットル３、第二スロットル５、第一ＥＧＲ弁３２の開度をＥＣＵ２０が調整することにより、本発明における制御部として機能する。

以上説明したように本実施例によれば、吸気温度またはサージタンク４の温度を低下させるときにＥＧＲの供給通路を切り替えつつ、ＥＧＲガス量を好適に制御することができる。

１ エンジン
２ エアクリーナ
３ 第一スロットル
４ サージタンク
５ 第二スロットル
６ 三元触媒
１０ 吸気通路
１１ 排気通路
１４ 合流部
２０ ＥＣＵ
２１ アクセル開度センサ
２２ クランクポジションセンサ
２３ エアフローメータ
３１ 第一ＥＧＲ通路
３２ 第一ＥＧＲ弁
４１ 第二ＥＧＲ通路
４２ 第二ＥＧＲ弁
４３ ＥＧＲクーラ

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられる第一スロットルと、
   前記第一スロットルよりも下流の吸気通路に設けられる第二スロットルと、
   前記内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路と、前記第一スロットルより下流且つ前記第二スロットルより上流の吸気通路と、を接続する第一ＥＧＲ通路と、
   前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路と、前記第一スロットルより下流且つ前記第二スロットルより上流の吸気通路と、を接続する第二ＥＧＲ通路と、
   前記第一ＥＧＲ通路に設けられ前記第一ＥＧＲ通路の通路断面積を調整する第一ＥＧＲ弁と、
   前記第二ＥＧＲ通路に設けられ前記第二ＥＧＲ通路の通路断面積を調整する第二ＥＧＲ弁と、
   前記第一スロットル、前記第二スロットル、前記第一ＥＧＲ弁、前記第二ＥＧＲ弁の開度を調整する制御部と、
   を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置において、
   前記制御部は、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記第一スロットル及び前記第二スロットルの開度を設定し、
   前記第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給から前記第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給へ切り替えるときに、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に小さくすると共に、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に小さくしているときに、前記第一スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第一スロットルの開度よりも一時的に小さくし、且つ、前記第二スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第二スロットルの開度よりも一時的に大きくし、
   前記第二ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給から前記第一ＥＧＲ通路を介したＥＧＲガスの供給へ切り替えるときに、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に大きくすると共に、前記第一ＥＧＲ弁の開度を徐々に大きくしているときに、前記第一スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第一スロットルの開度よりも一時的に大きくし、且つ、前記第二スロットルの開度を前記内燃機関の運転状態に応じた前記第二スロットルの開度よりも一時的に小さくする
   内燃機関の制御装置。

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