JP2019060325A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内のガス流動を変化させる制御弁の過渡状態における燃焼速度を適切に制御するエンジン制御装置を提供する。【解決手段】吸気流路２７の流路断面の一部を開閉することによりシリンダ内のガス流動を変化させるガス流動制御弁２８を制御するガス流動制御弁制御部と、シリンダ内に還流又は滞留させる排ガスの量を調節するＥＧＲ量制御部とを備えるエンジン１を制御するエンジン制御装置１００を、ＥＧＲ量制御部は、ガス流動制御弁の閉状態から開状態への推移が予測された場合に排ガスの量を抑制するＥＧＲ率抑制制御を実行し、ガス流動制御弁制御部は、ＥＧＲ率抑制制御が開始された後所定の遅延時間の経過後にガス流動制御弁を閉状態から開状態へ推移させる構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ内のガス流動を変化させる制御弁（ＴＧＶ等）を有し、かつＥＧＲを行うエンジンを制御するエンジン制御装置に関する。

自動車等に搭載されるエンジンにおいて、シリンダ内に燃焼用空気（新気）を導入する吸気ポートの流路断面積の一部を閉塞することによって、シリンダ内、燃焼室内におけるタンブル流（縦渦）等のガス流動を強め、燃焼速度の向上を図る制御弁（タンブル生成弁・ＴＧＶ）を設けることが知られている。
また、エンジンの部分負荷時における熱効率や排ガス性状を改善するため、排ガスの一部を新気と混合させて燃焼室内に存在させる排ガス再循環（ＥＧＲ）を行うことが知られている。
ＥＧＲには、排気装置から吸気装置へ、エンジンの外部に設けられたＥＧＲ流路を用いて排ガスを搬送する外部ＥＧＲ、及び、可変バルブタイミング機構によりバルブタイミングを変化させて排ガスの排気（掃気）を抑制し、排ガスをシリンダ内に滞留させる内部ＥＧＲがある。

上述したようなガス流動制御弁やＥＧＲに関する従来技術として、例えば特許文献１には、タンブルを生成する渦流生成機構（ＴＧＶ）を備え、可変バルブタイミング機構により遅角、進角制御を行って、燃焼速度の制御及びトルク変動の抑制を行う内燃機関の制御装置が記載されている。
特許文献２には、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの両方を駆動させるとともに、ＴＧＶによりタンブル流を制御し、良好な燃焼速度、燃焼状態を確保する内燃機関の制御装置が記載されている。
特許文献３には、ＴＧＶ及び可変バルブタイミング機構を備える筒内噴射式内燃機関において、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを併用することが記載されている。

特開２００４−１４４１０１号公報 特開２００９− ９７４１１号公報 特開２００７− ４０３１０号公報

ＴＧＶによりシリンダ内のガス流動を制御するエンジンにおいては、ＴＧＶ動作時の流動変化に伴う燃焼速度の変化に対して、シリンダ内のＥＧＲ率の変化に遅れ（蓄圧遅れ）があるため、目標とする燃焼速度が得られず、トルクが急激に変動してショック等が発生する場合があった。
例えば、ＴＧＶを閉状態から開状態へ推移させ、シリンダ内の目標ＥＧＲ率が低下する場合、蓄圧遅れにより外部ＥＧＲが一時的に目標よりも多く導入され、燃焼が緩慢となって燃焼速度が低下し、トルク低下の原因となる場合があった。
一方、ＴＧＶを開状態から閉状態に推移させ、シリンダ内の目標ＥＧＲ率が増加する場合、蓄圧遅れにより外部ＥＧＲが目標よりも少なくなるため、シリンダ内ＥＧＲ率の低下により耐ノッキング性が悪化し、ノッキングの発生が懸念される。ノッキングが発生した場合、抑制のため点火時期を遅角させる必要が生じ、この場合にもトルク低下の原因となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、筒内のガス流動を変化させる制御弁の過渡状態における燃焼速度を適切に制御するエンジン制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、吸気流路の流路断面の一部を開閉することによりシリンダ内のガス流動を変化させるガス流動制御弁を制御するガス流動制御弁制御部と、前記シリンダ内に還流又は滞留させる排ガスの量を調節するＥＧＲ量制御部とを備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の閉状態から開状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を抑制するＥＧＲ率抑制制御を実行し、前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率抑制制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を閉状態から開状態へ推移させることを特徴とするエンジン制御装置である。
これによれば、ＥＧＲ率抑制制御を行った後、所定の遅延時間の経過後にガス流動制御弁を開くことによって、ＥＧＲの蓄圧遅れがある場合であってもガス流動制御弁の動作時にシリンダ内の実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけておくことが可能となり、一時的にＥＧＲ率が過大となって燃焼が緩慢となることに起因するトルク低下を抑制し、車体にショックが発生することを防止できる。

請求項２に係る発明は、前記エンジンの負荷の変化速度を検出する負荷状態検出部と、前記変化速度が所定の閾値以上でありかつ前記ガス流動制御弁の閉状態から開状態への推移が予測された場合に、前記エンジンの点火時期を進角させる点火時期制御部とを有し、前記ガス流動制御弁制御部は、前記点火時期の進角が行われた場合には、前記遅延時間の経過前に前記ガス流動制御弁を閉状態から開状態へ推移させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、負荷変化が急激な場合にはＥＧＲ率抑制制御が開始された後遅延時間の経過を待たずにエンジンの点火時期を進角させて燃焼速度の向上を図ることにより、早期にガス流動制御弁を開状態へ推移させることができ、エンジンの出力トルクの時間応答遅れを改善することができる。

請求項３に係る発明は、前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を増加させるＥＧＲ率増加制御を実行し、前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率増加制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン制御装置である。
請求項４に係る発明は、吸気流路の流路断面の一部を開閉することによりシリンダ内のガス流動を変化させるガス流動制御弁を制御するガス流動制御弁制御部と、前記シリンダ内に還流又は滞留させる排ガスの量を調節するＥＧＲ量制御部とを備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を増加させるＥＧＲ率増加制御を実行し、前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率増加制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させることを特徴とするエンジン制御装置である。
これらの各発明によれば、ＥＧＲ率増加制御を行った後、所定の遅延時間の経過後にガス流動制御弁を閉じることによって、ＥＧＲの蓄圧遅れがある場合であってもガス流動制御弁の動作時にシリンダ内の実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけておくことが可能となり、一時的にＥＧＲ率が過少となってノッキングが発生したり、ノッキングへの対応として点火時期を遅角させることに起因するトルク低下を抑制し、車体にショックが発生することを防止できる。

請求項５に係る発明は、前記エンジンの負荷の変化速度を検出する負荷状態検出部と、前記変化速度が所定の閾値以上でありかつ前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に、前記エンジンの点火時期を遅角させる点火時期制御部とを有し、前記ガス流動制御弁制御部は、前記点火時期の遅角が行われた場合には、前記遅延時間の経過前に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、負荷変化が急激な場合にはＥＧＲ率増加制御が開始された後遅延時間の経過を待たずにエンジンの点火時期を遅角させてノッキングの予防を図ることにより、早期にガス流動制御弁を閉状態へ推移させることができ、エンジンの出力トルクの時間応答遅れを改善することができる。

以上説明したように、本発明によれば、筒内のガス流動を変化させる制御弁の過渡状態における燃焼速度を適切に制御するエンジン制御装置を提供することができる。

本発明を適用したエンジン制御装置の実施形態を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。 実施形態のエンジン制御装置におけるＴＧＶの閉状態から開状態への推移時の動作を示すフローチャートである。 実施形態のエンジン制御装置におけるＴＧＶの開状態から閉状態への推移時の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施形態について説明する。
実施形態のエンジン制御装置は、例えば乗用車等の自動車に、走行用動力源として搭載される直噴ターボ過給ガソリンエンジンに設けられるものである。
図１は、実施形態のエンジン制御装置を有するエンジンの構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、エンジン１は、本体部１０、吸気装置２０、排気装置３０、ターボチャージャ４０、燃料供給装置５０、蒸発燃料処理装置６０、ＥＧＲ装置７０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００等を有して構成されている。

本体部１０は、エンジン１の主機部分であって、例えば、水平対向４気筒の４ストロークＤＯＨＣガソリン直噴エンジンである。
本体部１０は、クランクシャフト１１、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、吸気バルブ駆動系１４、排気バルブ駆動系１５、点火栓１６等を有して構成されている。

クランクシャフト１１は、エンジン１の出力軸であって、図示しない各気筒のピストンがコネクティングロッド（コンロッド）を介して連結されている。
シリンダブロック１２は、各気筒のシリンダを有するブロック状の部材であって、クランクシャフト１１を挟んで左右二分割されている。
シリンダブロック１２における右半部（ここでいう左右は、縦置きでの車載状態における車体左右を指すものとする。）には、車両前方側から順に第１、第３気筒が設けられ、左半部には、第２、第４気筒が設けられている。

シリンダブロック１２の左右各半部の接合部には、クランクシャフト１１が収容されるクランクケース部が設けられている。
クランクシャフト１１は、シリンダブロック１２に設けられたメインベアリングによって、回転可能に支持されている。
シリンダブロック１２には、クランクシャフト１１の角度位置を検出する図示しないクランク角センサが設けられている。

シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１２の左右両端部にそれぞれ設けられている。
シリンダヘッド１３は、燃焼室、吸気ポート、排気ポート、吸気バルブ、排気バルブ等を有して構成されている。
燃焼室は、図示しないピストンの冠面と対向して設けられた凹部であって、ピストンにより圧縮された混合気が燃焼する空間部の一部を構成するものである。
吸気ポートは、燃焼室内に燃焼用空気（新気）を導入する流路である。
排気ポートは、燃焼室から既燃ガス（排ガス）を排出する流路である。
吸気バルブ、排気バルブは、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ所定のバルブタイミングで開閉するものである。

吸気バルブ駆動系１４、排気バルブ駆動系１５は、例えばクランクシャフト１１の端部に設けられたクランクスプロケットから図示しないタイミングチェーンを介して駆動されるカムスプロケット、及び、カムスプロケットにより駆動されるカムシャフト等をそれぞれ有して構成されている。
また、吸気バルブ駆動系１４、排気バルブ駆動系１５は、油圧アクチュエータによってカムスプロケットとカムシャフトとを回転中心軸回りに相対回動させるバルブタイミング可変機構を備えている。

点火栓１６は、ＥＣＵ１００が発信する点火信号に応じて、所定の点火時期において燃焼室内で電気的なスパークを発生させ、混合気に点火するものである。

吸気装置２０は、外気を吸入し、燃焼用空気としてシリンダヘッド１３の吸気ポートに導入するものである。
吸気装置２０は、インテークダクト２１、エアクリーナ２２、エアフローメータ２３、エアバイパスバルブ２４、インタークーラ２５、スロットル２６、インテークマニホールド２７、タンブルジェネレータバルブ２８等を有して構成されている。

インテークダクト２１は、外部から吸入された燃焼用空気が搬送される管路である。
インテークダクト２１の中間部には、後述するようにターボチャージャ４０のコンプレッサ４１が設けられている。

エアクリーナ２２は、インテークダクト２１の入口付近に設けられ、ダスト等の異物を濾過するエアクリーナエレメント、及び、これを収容するエアクリーナケース等を備えている。
エアフローメータ２３は、エアクリーナ２２の出口部に設けられ、通過する空気流量を測定するセンサである。
エアフローメータ２３の出力は、ＥＣＵ１００に伝達され、燃料噴射量等の制御や、負荷状態の推定等に利用される。

エアバイパスバルブ２４は、インテークダクト２１内を流れる空気の一部を、コンプレッサ４１の上流側と下流側との間でバイパスさせるバイパス流路を開閉するものである。
エアバイパスバルブ２４の開度（バイパスされる空気量）は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて変更可能となっている。エアバイパスバルブ２４は、例えば、その開度を全閉と全開とで切り替えるバルブであってもよいし、全閉と全開の間の任意の開度に制御可能なバルブであってもよい。
過給時においては、エアバイパスバルブ２４を開くことによって、コンプレッサ４１の下流側におけるインテークダクト２１内の過給された新気の一部は、コンプレッサ４１の上流側に還流される。
これによって、コンプレッサ４１の上流側と下流側との差圧を低減することができる。
エアバイパスバルブ２４は、例えば減速時におけるタービン４２のブレード保護や、パージバルブ６６の開固着故障時におけるパージガス流量抑制等のために開弁されるとともに、通常時には閉弁されている。

インタークーラ２５は、コンプレッサ４１において圧縮された空気を、例えば走行風（車両の走行により車体に対して発生する気流）との熱交換によって冷却するものである。
スロットル２６は、エンジン１の出力調整のため、吸入空気量を調整するスロットルバルブを備えている。
スロットルバルブは、ＥＣＵ１００からの指令に応じて電動アクチュエータによって所定の開度となるように開閉駆動される電動式のバタフライバルブである。
スロットル２６は、インタークーラ２５の出口に隣接して配置されている。
スロットル２６の入口側（上流側）には、吸気管圧力を検出する圧力センサ２６ａが設けられている。
圧力センサ２６ａの出力は、ＥＣＵ１００に伝達される。

インテークマニホールド２７はスロットル２６から出た空気を、各気筒の吸気ポートに配分する分岐管である。
インテークマニホールド２７には、スロットル２６よりも下流側における吸気管圧力を検出する圧力センサ２７ａが設けられている。
圧力センサ２７ａの出力は、ＥＣＵ１００に伝達される。

タンブルジェネレータバルブ（ＴＧＶ）２８は、インテークマニホールド２７の流路内に設けられ、インテークマニホールド２７から吸気ポートに至る空気流路の状態を切り替えることによって、シリンダ内で形成されるタンブル流の状態を制御するガス流動制御弁である。

インテークマニホールド２７内における流路は、下流側（吸気ポート側）の一部の領域において、図示しない隔壁により流路断面が二分割されている。
ＴＧＶ２８は、隔壁の一方側の流路を実質的に閉塞する閉状態と、これを開放する開状態との間で推移する。
ＴＧＶ２８は、閉状態である場合に、シリンダ内のタンブル流を開状態に対して促進する機能を有する。
ＴＧＶ２８は、例えばエンジン１が比較的低回転かつ低負荷の領域において、閉状態とされることによってシリンダ内のタンブル流を強化し、燃焼速度を向上して等容度を改善し、熱効率、トルクを向上させる。
一方、エンジン１が比較的高回転かつ高負荷の領域においては、シリンダ内のガス流動は元来活発であり、ＴＧＶ２８は充填効率を優先するために開かれる。
ＴＧＶ２８は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて切り替えられる。
ＥＣＵ１００によるＴＧＶ２８の制御については、後に詳しく説明する。

排気装置３０は、シリンダヘッド１３の排気ポートから既燃ガス（排ガス）を排出するものである。
排気装置３０は、エキゾーストマニホールド３１、エキゾーストパイプ３２、フロント触媒３３、リア触媒３４、サイレンサ３５等を有して構成されている。

エキゾーストマニホールド３１は、各気筒の排気ポートから出た排ガスを集合させ、ターボチャージャ４０のタービン４２に導入する排ガス流路（管路）である。

エキゾーストパイプ３２は、ターボチャージャ４０のタービン４２から出た排ガスを外部に排出する排ガス流路（管路）である。
エキゾーストマニホールド３１の途中には、タービン４２側からフロント触媒３３、リア触媒３４が順次設けられている。

フロント触媒３３、リア触媒３４は、例えばアルミナ等の担体に白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を担持させ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの低減処理を行う三元触媒である。
フロント触媒３３の入口部、出口部には、排ガスの性状に基づいて空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するフロントＡ／Ｆセンサ３３ａ、リアＡ／Ｆセンサ３３ｂがそれぞれ設けられている。
フロントＡ／Ｆセンサ３３ａ、リアＡ／Ｆセンサ３３ｂの出力は、ＥＣＵ１００に伝達され、燃料噴射量の空燃比フィードバック制御や、フロント触媒３３の劣化診断等に用いられる。

サイレンサ３５は、エキゾーストパイプ３２の出口部に隣接して配置され、排ガスの音響エネルギを低減させて排気騒音を抑制するものである。
エキゾーストパイプ３２は、出口部付近において例えば２本に分岐しており、サイレンサ３５は分岐箇所よりも下流側の部分にそれぞれ設けられている。

ターボチャージャ４０は、排ガスのエネルギを利用して新気を圧縮する排気タービン過給機である。
ターボチャージャ４０は、コンプレッサ４１、タービン４２、ベアリングハウジング４３、ウェイストゲートバルブ４４等を有して構成されている。

コンプレッサ４１は、燃焼用空気を圧縮する遠心式圧縮機である。
タービン４２は、排ガスのエネルギを利用してコンプレッサ４１を駆動するものである。
ベアリングハウジング４３は、コンプレッサ４１とタービン４２との間に設けられている。
ベアリングハウジング４３は、コンプレッサ４１とタービン４２のハウジング間を連結するとともに、コンプレッサホイルとタービンホイルとを連結するシャフトを回転可能に支持するベアリング及び潤滑装置等を有する。

ウェイストゲートバルブ４４は、タービン４２の入口側から出口側に排ガスの一部をバイパスさせるウェイストゲート流路を開閉するものである。
ウェイストゲートバルブ４４は、開閉駆動用の電動アクチュエータ、及び、開度位置検出用の図示しない開度センサを有し、ＥＣＵ１００によって開度を制御されている。

燃料供給装置５０は、エンジン１の各気筒に燃料を供給するものである。
燃料供給装置５０は、燃料タンク５１、フィードポンプ５２、フィードライン５３、高圧ポンプ５４、高圧燃料ライン５５、インジェクタ５６等を有して構成されている。

燃料タンク５１は、燃料であるガソリンが貯留される容器である。
フィードポンプ５２は、燃料タンク５１内の燃料を吐出し、高圧ポンプ５４に搬送するものである。
フィードライン５３は、フィードポンプ５２が吐出した燃料を、高圧ポンプ５４に搬送する燃料流路である。

高圧ポンプ５４は、シリンダヘッド１３に取り付けられ、カムシャフトを介して駆動され、燃料圧力を昇圧させるものである。
高圧ポンプ５４は、カムシャフトの回転と連動してシリンダ内を往復し燃料を加圧するプランジャ、及び、電磁調量弁を備え、ＥＣＵ１００によって電磁調量弁のデューティ比を制御することによって、高圧燃料ライン５５内の燃料圧力を調節可能となっている。
高圧燃料ライン５５は、高圧ポンプ５４により昇圧後の燃料を、各気筒にそれぞれ設けられたインジェクタ５６に搬送する燃料流路である。
インジェクタ５６は、高圧燃料ライン５５から供給される燃料を、ＥＣＵ１００からの噴射信号に応じて、各気筒の燃焼室内に筒内噴射する噴射弁である。

蒸発燃料処理装置６０は、燃料タンク５１内で燃料（ガソリン）が蒸発して発生する燃料蒸発ガス（エバポ）を、キャニスタ６１で一時的に貯留するとともに、エンジン１の運転時にパージガスとしてインテークダクト２１内に導入（キャニスタパージ）し、燃焼室内で燃焼処理するものである。
蒸発燃料処理装置６０は、キャニスタ６１、エバポリークチェックモジュール６２、パージライン６３，６４，６５、パージバルブ６６、圧力センサ６７、エジェクタ６８等を有して構成されている。

キャニスタ６１は、燃料蒸発ガスを吸着可能な活性炭をケース内に収容して構成されたチャコールキャニスタである。
キャニスタ６１は、配管６１ａを介して燃料タンク５１から燃料蒸発ガスが導入される。
配管６１ａの燃料タンク５０側の端部には、液相燃料の流入を防止するフューエルカットバルブ６１ｂが設けられている。

エバポリークチェックモジュール（ＥＬＣＭ）６２は、キャニスタ６１に隣接して設けられ、蒸発燃料処理装置６０からの燃料蒸発ガスのリークを自動的に検出するものである。

パージライン６３，６４，６５は、キャニスタ６１に貯留された燃料蒸発ガスを、エンジン１の運転時に、吸気装置２０のインテークダクト２１内にパージガスとして導入する管路である。
パージライン６３は、上流側の端部がキャニスタ６１に接続され、下流側の端部がパージバルブ６６の入側に接続されている。
パージライン６４は、上流側の端部がパージバルブ６６の出側に接続され、下流側の端部がインテークマニホールド２７に接続されている。
パージライン６４の中間部には、チェックバルブ６４ａが設けられている。
チェックバルブ６４ａは、インテークマニホールド２７側からパージバルブ６６側へのパージガスの逆流を防止する逆止弁である。

パージライン６５は、パージバルブ６６からパージライン６４へ流出したパージガスの一部を、エジェクタ６８に導入するものである。
パージライン６５は、パージライン６４におけるパージバルブ６６とチェックバルブ６４ａとの間の領域から分岐するとともに、下流側の端部はエジェクタ６８におけるノズル６８ｂよりも下流側の領域に接続されている。
パージライン６５の中間部には、チェックバルブ６５ａが設けられている。
チェックバルブ６５ａは、エジェクタ６８側からパージバルブ６６側へのパージガスの逆流を防止する逆止弁である。

パージバルブ６６は、パージライン６３からパージライン６４，６５へパージガスが通過可能な開状態と、パージライン６３とパージライン６４とが遮断される閉状態とを切替え可能な電磁弁である。
パージバルブ６６は、ＥＣＵ１００からの開指令、閉指令に応じて開閉される。

圧力センサ６７は、パージライン６３の途中に設けられ、パージライン６３内のパージガスの圧力を検出するものである。
圧力センサ６７の出力は、ＥＣＵ１００に伝達される。

エジェクタ６８は、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１の上流側と下流側との差圧を利用してパージガスを吸引し、インテークダクト２１内に導入する負圧発生装置である。
エジェクタ６８は、筒型容器状に形成され、導入管路６８ａ、ノズル６８ｂ、吐出口６８ｃ等を有して構成されている。
導入管路６８ａは、エジェクタ６８の上流側の端部に、インテークダクト２１のコンプレッサ４１よりも下流側の領域から抽出された空気を導入する管路である。
ノズル６８ｂは、導入管路６８ａから導入されエジェクタ６８内を流れる空気流を絞って流速を高め、ベンチュリ効果によって負圧を発生させるものである。

パージライン６５の下流側の端部は、エジェクタ６８におけるノズル６８ｂよりも下流側の領域に接続され、パージガスはノズル６８ｂが発生させた負圧によってエジェクタ６８内に吸引され、空気流と合流するようになっている。
吐出口６８ｃは、エジェクタ６８の下流側の端部に設けられ、合流後の空気及びパージガスを、エジェクタ６８の内部からインテークダクト２１におけるコンプレッサ４１よりも上流側の領域に導入する連通箇所である。

ＥＧＲ装置７０は、エキゾーストマニホールド３１から排ガスの一部をＥＧＲガスとして抽出し、インテークマニホールド２７内に導入する排ガス再循環（ＥＧＲ）を行うものである。
ＥＧＲ装置７０は、ＥＧＲ流路７１、ＥＧＲクーラ７２、ＥＧＲバルブ７３等を備えている。

ＥＧＲ流路７１は、エキゾーストマニホールド３１からインテークマニホールド２７に排ガス（ＥＧＲガス）を導入する管路である。
ＥＧＲクーラ７２は、ＥＧＲ流路７１の途中に設けられ、ＥＧＲ流路７１を流れるＥＧＲガスを、エンジン１の冷却水との熱交換によって冷却し、クールドＥＧＲを可能とするものである。

ＥＧＲバルブ７３は、ＥＧＲ流路７１におけるＥＧＲクーラ７２の下流側に設けられ、ＥＧＲ流路７１内を通過するＥＧＲガスの流量を調節する調量弁である。
ＥＧＲバルブ７３は、ソレノイド等の電動アクチュエータによって駆動される弁体を有する。
ＥＧＲバルブ７３は、定常時には、ＥＣＵ１００によって、所定の目標ＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量／吸気流量）に基づいて設定された開度マップを用いて開度を制御される。
開度マップは、エンジン１のクランクシャフト１０の回転数（回転速度）、及び、全負荷に対する負荷率から、ＥＧＲバルブ７３の目標開度が読みだされるよう構成されている。
開度マップは、エンジン１の各運転領域における燃焼速度（あるいは筒内の平均有効圧力）、耐ノッキング性能が適切となるように設定されている。
ＥＧＲバルブ７３は、定常運転時においては、ＥＣＵ１００から与えられる開度指示値に応じて、開閉及び開弁時における開弁率を制御される。

エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１００は、エンジン１及びその補機類を統括的に制御するエンジン制御装置である。
なお、図１においては、ＥＣＵ１００はＴＧＶ２８、ＥＧＲバルブ７３との接続のみ破線により図示されているが、実際には各センサ類やデバイス等とそれぞれ直接あるいは車載ＬＡＮ等を介して通信可能に接続されている。
ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
ＥＣＵ１００には、エンジン１に設けられた各センサの出力がそれぞれ伝送されるとともに、エンジン１に設けられた各アクチュエータ、バルブ類、点火栓、インジェクタ等の制御対象に対して制御信号を出力可能となっている。

ＥＣＵ１００は、図示しないアクセルペダルの操作量（踏込量）等に基づいて、ドライバ要求トルクを算出し、エンジン１が実際に発生するトルク（実トルク）がドライバ要求トルクに近づくよう、スロットル２６の開度や、バルブタイミング、過給圧、点火時期、燃料噴射量及び噴射時期等を制御して、エンジン１の出力（トルク）調節を行う。

また、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲバルブ７３と協働して、エンジン１における燃焼速度が所定の目標燃焼速度に近付くよう、シリンダ内のＥＧＲ率を制御するＥＧＲ量制御部として機能する。
目標燃焼速度は、エンジン回転数（クランクシャフト回転速度）、負荷等の運転領域毎に設定される。目標ＥＧＲ率は、この目標燃焼速度に応じて設定され、上述した開度マップは、定常運転時における実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と実質的に一致するよう設定される。
さらに、ＥＣＵ１００は、エンジンの回転数及び負荷が所定の範囲内にあるときに、ＴＧＶ２８を閉状態とし、その他の場合にはＴＧＶ２８を開状態とするガス流動制御弁制御部としても機能する。

以下、実施形態のエンジン制御装置におけるＴＧＶ２８の開閉時の動作について説明する。
ＴＧＶ２８を動作させた際、特にその動作初期において、シリンダ内のガス流動が急激に変化して燃焼速度が変化し、トルクが急変することが問題となり得る。
例えば、ＴＧＶ２８が閉状態から開状態へ推移する場合には、シリンダ内のタンブル流が弱まり、燃焼速度が低下する傾向であるため、燃焼速度を維持してトルク変動を抑制するためにはＥＧＲを抑制する必要がある。
しかし、ＥＧＲバルブ７３の開度を変化させた後、シリンダ内のＥＧＲ率が変化するまでの蓄圧遅れが存在することから、ＴＧＶ２８とＥＧＲバルブ７３とを同時に作動させた場合、一時的にＥＧＲが過多となり燃焼速度が低下することが懸念される。
そこで、実施形態においては、以下説明する制御を行っている。
図２は、実施形態のエンジン制御装置におけるＴＧＶの閉状態から開状態への推移時の動作を示すフローチャートである。
図２に示す処理は、ＴＧＶ２８が閉状態であることを前提として開始される。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：エンジン回転数・負荷取得＞
ＥＣＵ１００は、クランク角センサからエンジン回転数（クランクシャフトの回転速度）に関する情報を取得するとともに、アクセルペダルセンサ、エアフローメータ２３等からエンジンの負荷（全開時のトルクを１００％としたときの％）に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ０２に進む。

＜ステップＳ０２：ＴＧＶ閉→開予測成立判断＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０１において取得したエンジン回転数及び負荷の現在値及び直前値からの変化に基づいて、ＴＧＶ２８が今後所定期間内（例えば数百ｍｓｅｃ以内）に閉状態から開状態へ推移するか否かを判別する。
例えば、エンジン回転数及び負荷からＴＧＶ２８の開閉状態が設定されるマップ上において、開領域と閉領域との境界領域に所定の切替え準備領域を設けて、現在の運転状態が切替え準備領域内にある場合に推移が予測される構成としてもよい。
ＴＧＶ２８の開状態への推移が予測される場合はステップＳ０３に進み、その他の場合はステップＳ０１に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０３：ＥＧＲバルブ開度減少＞
ＥＣＵ１００は、ＥＧＲバルブ７３の目標開度を低下させ、ＥＧＲバルブ７３の開度を所定量減少させる。
ＥＧＲバルブ７３の開度は、例えば、シリンダ内のＥＧＲ率がＴＧＶ２８を開いた直後の目標ＥＧＲ率と実質的に一致するように設定される。
その後、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：負荷変化速度判断＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１の負荷の変化速度（単位時間あたり変化）が所定値以上であるか否かを判別する。
例えば、ドライバ要求トルクの変化速度が予め設定された所定の閾値以上である場合はステップＳ０８に進み、閾値未満である場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：ＴＧＶ遅延時間算出＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０３においてＥＧＲバルブ７３を駆動してから、ＴＧＶ２８の駆動を開始するまでの遅延時間（ＴＧＶ遅延時間）を算出する。
ＴＧＶ遅延時間は、ＥＧＲバルブ７３の開度が変化してからシリンダ内の実際のＥＧＲ率が変化するまでの蓄圧遅れを考慮して、ＥＧＲバルブ７３の動作後、エンジン１において所望の目標ＥＧＲ率、すなわち目標燃焼速度が得られるまでの遅延時間として設定される。
ＴＧＶ遅延時間は、例えば、インテークマニホールド２７の内部容積、シリンダの内部容積を考慮し、ＥＧＲバルブ７３を動作させた後のＥＧＲ率が蓄圧遅れによりどのように変化していくか、一次遅れ要素の過渡応答として求めることが可能である。
また、エンジン１における実際の燃焼速度を、例えば筒内圧センサにより検出される平均有効圧力や、燃焼行程におけるクランクシャフト１１の角速度、角加速度等から推定し、推定された燃焼速度が所望の目標燃焼速度と実質的に一致する時期をＴＧＶ遅延時間の終期としてもよい。
また、簡易に本発明の制御を適用する場合には、エンジン回転数−負荷から読み出されるマップ値として、予めＴＧＶ遅延時間を設定しておいてもよい。
その後、ステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０６：ＴＧＶ遅延時間経過判断＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０３においてＥＧＲバルブ７３を所定の開度まで駆動した後の経過時間が、ステップＳ０５において設定したＴＧＶ遅延時間を経過しているか（ＴＧＶ遅延時間以上となっているか）判断する。
経過時間がＴＧＶ遅延時間を経過している場合はステップＳ０７に進み、経過していない場合はステップＳ０６を繰り返す。

＜ステップＳ０７：ＴＧＶ閉状態から開状態へ推移＞
ＥＣＵ１００は、ＴＧＶ２８を閉状態から開状態へ推移させる。
その後、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ０８：点火時期進角＞
ＥＣＵ１００は、点火栓１６の点火時期をノッキングが問題とならない範囲内で一時的に進角させ、燃焼速度の向上を図る。
ここで、点火時期を進角させる時間は、上述したＴＧＶ遅延時間と実質的に同等とすることができる。
これにより、ＴＧＶ２８を開状態とした後に一時的に外部ＥＧＲ量が多くなり、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高くなって燃焼が緩慢となることを防止する。
その後、ステップＳ０７に進む。

図３は、実施形態のエンジン制御装置におけるＴＧＶの開状態から閉状態への推移時の動作を示すフローチャートである。
図３に示す処理は、ＴＧＶが開状態であることを前提として開始される。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ１１：エンジン回転数・負荷取得＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０１と同様に、エンジン回転数、負荷に関する情報を取得する。
その後、ステップＳ１２に進む。

＜ステップＳ１２：ＴＧＶ開→閉予測成立判断＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１において取得したエンジン回転数及び負荷の現在値及び直前値からの変化に基づいて、ＴＧＶ２８が今後所定期間内（例えば数百ｍｓｅｃ以内）に開状態から閉状態へ推移するか否かを判別する。
ＴＧＶ２８の閉状態への推移が予測される場合はステップＳ１３に進み、その他の場合はステップＳ１１に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ１３：ＥＧＲバルブ開度増加＞
ＥＣＵ１００は、ＥＧＲバルブ７３の目標開度を向上させ、ＥＧＲバルブ７３の開度を所定量増加させる。
ＥＧＲバルブ７３の開度は、例えば、シリンダ内のＥＧＲ率がＴＧＶ２８を閉じた直後の目標ＥＧＲ率と実質的に一致するように設定される。
その後、ステップＳ１４に進む。

＜ステップＳ１４：負荷変化速度判断＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１の負荷の変化速度（単位時間あたり変化）が所定値以上であるか否かを判別する。
例えば、ドライバ要求トルクの変化速度が予め設定された所定の閾値以上である場合はステップＳ１８に進み、閾値未満である場合はステップＳ１５に進む。

＜ステップＳ１５：ＴＧＶ遅延時間算出＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３においてＥＧＲバルブ７３を駆動してから、ＴＧＶ２８の駆動を開始するまでの遅延時間（ＴＧＶ遅延時間）を、上述したステップＳ０５と実質的に同様にして算出する。
その後、ステップＳ１６に進む。

＜ステップＳ１６：ＴＧＶ遅延時間経過判断＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３においてＥＧＲバルブ７３を所定の開度まで駆動した後の経過時間が、ステップＳ１５において設定したＴＧＶ遅延時間を経過しているか（ＴＧＶ遅延時間以上となっているか）判断する。
経過時間がＴＧＶ遅延時間を経過している場合はステップＳ１７に進み、経過していない場合はステップＳ１６を繰り返す。

＜ステップＳ１７：ＴＧＶ閉状態から開状態へ推移＞
ＥＣＵ１００は、ＴＧＶ２８を開状態から閉状態へ推移させる。
その後、一連の処理を終了する。

＜ステップＳ１８：点火時期遅角＞
ＥＣＵ１００は、点火栓１６の点火時期を一時的に遅角させ、ノッキングの抑制を図る。
ここで、点火時期を遅角させる時間は、上述したＴＧＶ遅延時間と実質的に同等とすることができる。
これにより、ＴＧＶ２８を閉状態とした後に一時的に外部ＥＧＲ量が低くなり、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低くなってノッキングが発生することを防止する。
その後、ステップＳ１７に進む。

以上説明した実施形態によれば、以下説明する効果を得ることができる。
（１）ＥＧＲ率を抑制するためＥＧＲバルブ７３の開度低下を行った後、所定のＴＧＶ遅延時間の経過後にＴＧＶ２８を開くことによって、ＥＧＲの蓄圧遅れがある場合であってもＴＧＶ２８の動作時にシリンダ内の実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけておくことが可能となり、一時的にＥＧＲ率が過大となって燃焼が緩慢となることに起因するトルク低下を抑制し、車体にショックが発生することを防止できる。
（２）ＴＧＶ２８を開く際の負荷変化が急激な場合にはＥＧＲバルブ７３の開動作が開始された後、遅延時間の経過を待たずにエンジンの点火時期を進角させて燃焼速度の向上を図ることにより、早期にＴＧＶ２８を開状態へ推移させることができ、エンジンの出力トルクの時間応答遅れを改善することができる。
（３）ＥＧＲ率を増加するためＥＧＲバルブ７３の開度増加を行った後、所定のＴＧＶ遅延時間の経過後にＴＧＶ２８を閉じることによって、ＥＧＲの蓄圧遅れがある場合であってもＴＧＶ２８の動作時にシリンダ内の実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけておくことが可能となり、一時的にＥＧＲ率が過少となってノッキングが発生したり、ノッキングへの対応として点火時期を遅角させることに起因するトルク低下を抑制し、車体にショックが発生することを防止できる。
（４）ＴＧＶ２８を閉じる際の負荷変化が急激な場合にはＥＧＲバルブ７３の開動作が開始された、後遅延時間の経過を待たずにエンジンの点火時期を遅角させてノッキングの予防を図ることにより、早期にＴＧＶ２８を閉状態へ推移させることができ、エンジンの出力トルクの時間応答遅れを改善することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン制御装置及びエンジンの構成は、上述した実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。
例えば、エンジンのシリンダレイアウト、気筒数、燃焼噴射方式、動弁駆動方式、過給機の有無及び種類等は、実施形態の構成に限定されず適宜変更することができる。
（２）実施形態は予混合火花点火式のガソリンエンジンに係るものであったが、本発明は圧縮着火式のディーゼルエンジンにも適用することができる。この場合、燃料噴射時期を進角、遅角させることによって、点火時期（着火時期）を進角、遅角させ、火花点火式のエンジンにおける点火時期制御と実質的に同様の効果を得ることができる。
（３）実施形態においては、ＥＧＲ率の制御を、エンジンの外部に流路を有するＥＧＲ装置を用いた外部ＥＧＲによって行っているが、可変バルブタイミング機構を用いてバルブタイミングを変更することにより、筒内に残留する排ガスを用いた内部ＥＧＲ量を調節することによってＥＧＲ率を制御してもよい。
（４）実施形態において、ガス流動制御弁は、シリンダ内のタンブル流を強化する機能を有するタンブルジェネレータバルブ（ＴＧＶ）であったが、本発明のガス流動制御弁として、スワールを強化するものや、タンブル、スワール以外のガス流動（ガス乱れ）を強化するものを用いることもできる。

１ エンジン １０ 本体部
１１ クランクシャフト １２ シリンダブロック
１３ シリンダヘッド １４ 吸気バルブ駆動系
１５ 排気バルブ駆動系 １６ 点火栓
２０ 吸気装置 ２１ インテークダクト
２２ エアクリーナ ２３ エアフローメータ
２４ エアバイパスバルブ ２５ インタークーラ
２６ スロットル ２６ａ 圧力センサ
２７ インテークマニホールド ２７ａ 圧力センサ
２８ タンブルジェネレータバルブ
３０ 排気装置 ３１ エキゾーストマニホールド
３２ エキゾーストパイプ ３３ フロント触媒
３３ａ フロントＡ／Ｆセンサ ３３ｂ リアＡ／Ｆセンサ
３４ リア触媒 ３５ サイレンサ
４０ ターボチャージャ ４１ コンプレッサ
４２ タービン
４３ ベアリングハウジング ４４ ウェイストゲートバルブ
５０ 燃料供給装置 ５１ 燃料タンク
５２ フィードポンプ ５３ フィードライン
５４ 高圧ポンプ ５５ 高圧燃料ライン
５６ インジェクタ ６０ 蒸発燃料処理装置
６１ キャニスタ ６１ａ 配管
６１ｂ フューエルカットバルブ
６２ エバポリークチェックモジュール（ＥＬＣＭ）
６３ パージライン ６４ パージライン
６４ａ チェックバルブ ６５ パージライン
６６ パージバルブ ６７ 圧力センサ
６８ エジェクタ ６８ａ 導入管路
６８ｂ ノズル ６８ｃ 吐出口
７０ ＥＧＲ装置 ７１ ＥＧＲ流路
７２ ＥＧＲクーラ ７３ ＥＧＲバルブ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 吸気流路の流路断面の一部を開閉することによりシリンダ内のガス流動を変化させるガス流動制御弁を制御するガス流動制御弁制御部と、
   前記シリンダ内に還流又は滞留させる排ガスの量を調節するＥＧＲ量制御部と
   を備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
   前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の閉状態から開状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を抑制するＥＧＲ率抑制制御を実行し、
   前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率抑制制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を閉状態から開状態へ推移させること
   を特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記エンジンの負荷の変化速度を検出する負荷状態検出部と、
   前記変化速度が所定の閾値以上でありかつ前記ガス流動制御弁の閉状態から開状態への推移が予測された場合に、前記エンジンの点火時期を進角させる点火時期制御部とを有し、
   前記ガス流動制御弁制御部は、前記点火時期の進角が行われた場合には、前記遅延時間の経過前に前記ガス流動制御弁を閉状態から開状態へ推移させること
   を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を増加させるＥＧＲ率増加制御を実行し、
   前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率増加制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン制御装置。
4. 吸気流路の流路断面の一部を開閉することによりシリンダ内のガス流動を変化させるガス流動制御弁を制御するガス流動制御弁制御部と、
   前記シリンダ内に還流又は滞留させる排ガスの量を調節するＥＧＲ量制御部と
   を備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
   前記ＥＧＲ量制御部は、前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に前記排ガスの量を増加させるＥＧＲ率増加制御を実行し、
   前記ガス流動制御弁制御部は、前記ＥＧＲ率増加制御が開始された後所定の遅延時間の経過後に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させること
   を特徴とするエンジン制御装置。
5. 前記エンジンの負荷の変化速度を検出する負荷状態検出部と、
   前記変化速度が所定の閾値以上でありかつ前記ガス流動制御弁の開状態から閉状態への推移が予測された場合に、前記エンジンの点火時期を遅角させる点火時期制御部とを有し、
   前記ガス流動制御弁制御部は、前記点火時期の遅角が行われた場合には、前記遅延時間の経過前に前記ガス流動制御弁を開状態から閉状態へ推移させること
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンジン制御装置。

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