JP2020148101A

JP2020148101A - 内燃機関の燃焼制御装置

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Publication number: JP2020148101A
Application number: JP2019044035A
Authority: JP
Inventors: 翔東野; Sho Higashino; 拓矢志戸岡; Takuya Shitooka; 杉浦　実; Minoru Sugiura; 実杉浦
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: JP7260347B2

Abstract

【課題】アクセル開度の急激な変化に対しても応答性よく適切な量の排気ガスを還流することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ７０は、エアフローメータ６７の検出結果に基づいて気筒内における筒内空気量ｇｎを推定し、ＥＧＲガスの流量制御の基準値である基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを算出すると共に、エアフローメータ６７の検出結果に基づいて吸気通路３７内のＥＧＲ通路６１との連通部におけるＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒを推定し、ＥＧＲガスの流量制御の目標値である目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅを算出し、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋに対する目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅの乖離量ｄｅｇｅｓｔｐに基づいて算出したＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃによって基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを減算することにより、実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔを算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガスを吸気側に還流させるＥＧＲ機能を備えた内燃機関の燃焼制御装置に関する。

従来、エンジン等の内燃機関においては、ＮＯｘの排出量の低減や燃費の向上等を目的として、排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation:ＥＧＲ）装置が広く採用されている。この種のＥＧＲ装置を備えたエンジンでは、一般に、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量）とに基づいて、ＥＧＲ量の制御が行われる。

ここで、燃料噴射制御等のエンジン制御にはパラメータとして気筒（シリンダ）内における吸入空気量が用いられるが、エンジンの気筒付近では脈動の影響や吸気系に還流される排気ガスの影響等を受けるため、吸入空気量を精度良く検出することが困難となる。このため、エンジンの気筒内における吸入空気量は、通常、気筒よりも十分に上流側において計測した吸気流量や吸気圧力に対してなまし計算等を行うことにより推定される。

このような構成のエンジンにおいて、エンジンの運転状態に変化が生じた場合に、吸気系の構成等に起因して発生するＥＧＲの応答遅れを解消するための技術として、例えば、特許文献１には、エンジン回転数及びアクセル開度に基づいて基本ＥＧＲ開度を算出するとともに、基本ＥＧＲ開度から前回のなまし値を減算した値を所定の定数で除算した値を前回のなまし値に加算することにより今回のなまし値を算出し、基本ＥＧＲ開度からなまし値が減算された値を所定の定数で除算した値を基本ＥＧＲ開度に加算することにより最終的なＥＧＲ開度を設定する技術が開示されている。

特開平１０−９０１１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、単に、エンジン回転数とアクセル開度から算出した基本ＥＧＲ開度になまし値を加算しただけの制御では、十分な応答性を得ることが困難となる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アクセル開度の急激な変化に対しても応答性よく適切な量の排気ガスを還流することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による内燃機関の燃焼制御装置は、排気通路から吸気通路の中途に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、前記吸気通路に対する前記ＥＧＲ通路の連通部よりも上流側において、前記吸気通路を流通する吸入空気量を検出する吸入空気量検出部と、前記吸入空気量検出部の検出結果に基づいて気筒内における吸入空気量を推定し、前記気筒内における前記吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲガスの流量制御の基準値である基本ＥＧＲ制御量を算出する基本ＥＧＲ制御量算出部と、前記吸入空気量検出部の検出結果に基づいて前記連通部における吸入空気量を推定し、前記連通部における前記吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲガスの流量制御の目標値である目標ＥＧＲ制御量を算出する目標ＥＧＲ制御量算出部と、前記基本ＥＧＲ制御量に対する前記目標ＥＧＲ制御量の乖離量に基づいてＥＧＲ補正量を算出し、前記基本ＥＧＲ制御量を前記ＥＧＲ補正量で補正した値を前記ＥＧＲガスの流量制御の実行値である実行ＥＧＲ制御量として算出する実行ＥＧＲ制御量算出部と、を備えたものである。

本発明の内燃機関の燃焼制御装置によれば、アクセル開度の急激な変化に対しても応答性よく適切な量の排気ガスを還流することができる。

ＥＧＲ装置を備えたエンジンの概略構成図ＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャート基本ＥＧＲ量算出サブルーチンを示すフローチャート目標ＥＧＲ量算出サブルーチンを示すフローチャート実行ＥＧＲ量算出サブルーチンを示すフローチャートＥＧＲ減量値算出用マップＥＧＲ減量補正係数算出用マップ要求トルクと推定空気量、推定ＥＧＲステップ、ＥＧＲステップ推定乖離量、及び、実行ＥＧＲステップとの関係の一例を示すタイミングチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図１は、ＥＧＲ装置を備えたエンジンの概略構成図を示す。図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック５と、シリンダブロック５に一体形成されたクランクケース６と、シリンダブロック５に連結されたシリンダヘッド７と、を備えて構成されている。

シリンダブロック５には気筒を構成するシリンダ１０が形成されており、シリンダ１０には、ピストン１１が摺動自在に配置されている。そして、シリンダヘッド７と、シリンダ１０と、ピストン１１とによって囲まれた空間が気筒の燃焼室１２として形成されている。なお、図１においては、説明を簡略化するため、１気筒のみを示しているが、本実施形態が適用されるエンジン１は、水平対向４気筒エンジン等のような多気筒エンジンであってもよいことは勿論である。

また、エンジン１には、クランクケース６によってクランク室１３が形成されており、クランク室１３内にはクランクシャフト１４が回転自在に支持されている。クランクシャフト１４には、コネクティングロッド１５を介して、ピストン１１が連結されている。

シリンダヘッド７には、吸気ポート２０及び排気ポート２１が、燃焼室１２に連通するように形成されている。

また、シリンダヘッド７には、吸気バルブ２５及び排気バルブ２６が設けられている。吸気バルブ２５の末端には吸気用カムシャフト２７に固定された吸気カム２７ａが当接されている。これにより、吸気バルブ２５は、吸気用カムシャフト２７の回転に伴い、吸気ポート２０を燃焼室１２に対して開閉する。一方、排気バルブ２６の末端には排気用カムシャフト２８に固定された排気カム２８ａが当接されている。これにより、排気バルブ２６は、排気用カムシャフト２８の回転に伴い、排気ポート２１を燃焼室１２に対して開閉する。

また、シリンダヘッド７には、先端が燃焼室１２内に位置するようにインジェクタ３０及び点火プラグ３１が設けられている。これらインジェクタ３０及び点火プラグ３１は後述するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）７０によって制御され、インジェクタ３０は、吸気ポート２０からの流入空気に対して所定のタイミングで燃料を噴射することで燃焼室１２内に混合気を生成し、点火プラグ３１は、生成された混合気に対して所定のタイミングで点火する。

吸気ポート２０にはインテークマニホルド３５を介して吸気管３６が接続され、これら吸気ポート２０、インテークマニホルド３５、及び、吸気管３６等により、吸気通路３７が構成されている。一方、排気ポート２１にはエキゾーストマニホルド３８を介して排気管３９が接続され、これら排気ポート２１、エキゾーストマニホルド３８、及び、排気管３９等により、排気通路４０が構成されている。

吸気通路３７の上流側において、吸気管３６の中途には、外部から吸入された空気に混入する異物を除去するためのエアクリーナ４５が設けられている。

また、吸気通路３７の中途において、例えば、吸気管３６とインテークマニホルド３５との接続部には、スロットル弁４６が設けられている。このスロットル弁４６は、アクチュエータ４７によって開閉動作される電子制御式であり、アクチュエータ４７がＥＣＵ７０によって駆動制御されることにより、燃焼室１２に送出する空気量を調節する。

また、吸気通路３７の下流側には、吸気ポート２０の内部を空気の流通方向に沿って２つに区画する隔壁５０が設けられている。さらに、隔壁５０の上流側にはタンブルジェネレーションバルブ（ＴＧＶ）５１が設けられている。このＴＧＶ５１は、アクチュエータ５２によって開閉動作される電子制御式であり、アクチュエータ５２がＥＣＵ７０によって駆動制御されることにより、隔壁５０によって区画された流路の一方を開閉する。

具体的には、エンジン負荷（アクセル開度）が小さく吸気流量が少ない場合、ＥＣＵ７０はＴＧＶ５２の開度を絞り、吸気のほとんどを隔壁５０によって区画された他方の流路に流通させる。これにより、燃焼室１２には流速を高めた空気が流入され、燃焼室１２内において強いタンブル流が生成され、燃料の急速燃焼が実現し、燃費改善や燃焼安定性の向上が可能となる。

排気通路４０には、エキゾーストマニホルド３８の合流部３８ａよりも下流側に、触媒４５が設けられている。この触媒４５は、例えば、三元触媒であり、燃焼室１２から排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び、窒化酸化物（ＮＯｘ）等を浄化する。

また、エンジン１には、排気ガスの一部を吸気系に還流するための排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation:ＥＧＲ）装置６０が設けられている。このＥＧＲ装置６０は、排気通路４０を流通する排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路３７に還流させるため、還流通路であるＥＧＲ通路６１を有する。

このＥＧＲ通路６１の上流側は、例えば、触媒４５よりも上流側において、エキゾーストマニホルド３８の合流部３８ａに連通されている。また、ＥＧＲ通路６１の下流側は、例えば、インテークマニホルド３５の合流部３５ａに連通されている。

ＥＧＲ通路６１には、排気ガスの温度を下げるためのＥＧＲクーラ６２と、ＥＧＲ通路６１を流通する排気ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ６３と、が設けられている。ＥＧＲバルブ６３は、例えば、ステッピングモータ６４を併設するバタフライ型のバルブであり、ステッピングモータ６４がＥＣＵ７０によってステップ的に制御されることにより、開度が可変される。

ＥＣＵ７０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラムが格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータからなり、ＥＧＲ装置６０等の制御を含むエンジン１の統括制御を行う。すなわち、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ装置６０等とともに、エンジン１の燃焼制御装置を構成する。

このＥＣＵ７０には、アクセル開度センサ６５、クランク角センサ６６、エアフローメータ６７、及び、水温センサ６８が接続されている。

アクセル開度センサ６５は、図示しないアクセルペダルの踏込量を検出する。

クランク角センサ６６は、クランクシャフト１４に設けられたクランクロータ（図示せず）に対向するように配置され、エンジン回転数を示す信号として、クランクシャフト１４が所定角度回転する毎にパルス信号を出力する。

エアフローメータ６７は、吸入空気量検出部として機能するものであり、吸気通路３７に対するＥＧＲ通路６１の連通部よりも上流側（より具体的には、例えば、スロットル弁４６よりも上流側）において、吸気通路３７内を流通する吸気流量を、吸入空気量を示すパラメータとして検出する。なお、吸入空気量検出部としては、エアフローメータに代えて、吸気圧力センサを用い、吸気通路３７内の吸気圧力を、吸入空気量を示すパラメータとして検出することも可能である。

水温センサ６８は、シリンダブロック５に取り付けられ、ウォータジャケット１６内を循環する冷却の水温を検出する。

本実施形態において、ＥＣＵ７０は、機能的に表すと、駆動制御部７５と、基本ＥＧＲ制御量算出部７６と、目標ＥＧＲ制御量算出部７７と、実行ＥＧＲ制御量算出部７８と、を有する。

すなわち、ＥＣＵ７０は、予め設定されたプログラム等に従って、エンジン１のスロットル制御、ＴＧＶ制御、燃料噴射制御、及び、点火制御等の各種制御を行うことにより、駆動制御部７５として機能する。

具体的に説明すると、ＥＣＵ７０は、クランク角センサ６６によって検出されたパルス信号に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。そして、ＥＣＵ７０は、導出したエンジン回転数、及び、アクセル開度センサ６５によって検出されたアクセル開度（エンジン負荷）に基づき、予め記憶されたマップ等を参照して目標トルク及び目標エンジン回転数を導出する。

また、ＥＣＵ７０は、導出した目標エンジン回転数及び目標トルクに基づいて、各シリンダ１０に供給する目標空気量を決定し、決定した目標空気量に基づいて、目標スロットル開度及び目標ＴＧＶ開閉率を決定する。ここで、本実施形態における目標ＴＧＶ開閉率は、ＴＧＶ５１が閉じている閉状態、または、ＴＧＶ５１が開いている開状態のどちらかに決定される。

そして、ＥＣＵ７０は、決定した目標スロットル開度でスロットル弁４６が開口するようにアクチュエータ４７を駆動させるとともに、決定された目標ＴＧＶ開閉率でＴＧＶ５１が開口するようにアクチュエータ５２を駆動させる。

また、ＥＣＵ７０は、決定した目標空燃比に基づいて、例えば理論空燃比（λ＝１）となる燃料量を目標噴射量として決定し、決定した目標噴射量の燃料をインジェクタ３０から噴射させるために、インジェクタ３０の目標噴射時期及び目標噴射期間を決定する。そして、ＥＣＵ７０は、決定した目標噴射時期及び目標噴射期間にてインジェクタ３０を駆動することで、インジェクタ３０から目標噴射量の燃料を噴射させる。

また、ＥＣＵ７０は、導出した目標エンジン回転数、及び、クランク角センサ６６によって検出されるパルス信号に基づいて、点火プラグ３１の目標点火時期を決定する。そして、ＥＣＵ７０は、決定した目標点火時期で点火プラグ３１を点火させる。

さらに、ＥＣＵ７０は、予め設定されたプログラムに従って各種演算等を行うことにより、基本ＥＧＲ制御量算出部７６、目標ＥＧＲ制御量算出部７７、及び、実行ＥＧＲ制御量算出部７８としての各機能を実現する。

すなわち、ＥＣＵ７０は、基本ＥＧＲ制御量算出部７６として機能する場合、エアフローメータ６７の検出結果に基づいて、気筒内における吸入空気量（筒内空気量）を推定する。そして、ＥＣＵ７０は、推定した筒内空気量に基づいて、ＥＧＲガスの流量制御の基準値である基本ＥＧＲ制御量を算出する。

また、ＥＣＵ７０は、目標ＥＧＲ制御量算出部７７として機能する場合、エアフローメータ６７の検出結果に基づいて、吸気通路３７内においてＥＧＲバルブ６３に最も近い部分でとなるＥＧＲ通路６１との連通部における吸入空気量（ＥＧＲバルブ付近空気量）を推定する。そして、ＥＣＵ７０は、推定したＥＧＲバルブ付近空気量に基づいて、ＥＧＲガスの流量制御の目標値である目標ＥＧＲ制御量を算出する。

また、ＥＣＵ７０は、実行ＥＧＲ制御量算出部７８として機能する場合、基本ＥＧＲ制御量に対する目標ＥＧＲ制御量の乖離量に基づいてＥＧＲ補正量を算出する。そして、ＥＣＵ７０は、基本ＥＧＲ制御量をＥＧＲ補正量で補正した値を、ＥＧＲガスの流量制御の実行値である実行ＥＧＲ制御量として算出する。

このような各機能を実現することにより、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ制御を通じたエンジン１の燃焼制御を行う。なお、ＥＧＲバルブ６３がステッピングモータ６４によって開閉動作する本実施形態においては、基本ＥＧＲ制御量、目標ＥＧＲ制御量、及び、実行ＥＧＲ制御量は、ステップ数によって設定される。

このＥＧＲ制御は、具体的には、例えば、図２のＥＧＲ制御ルーチンのフローチャートに従って行われる。このルーチンは、設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、ＥＣＵ７０は、先ず、ステップＳ１０１において、基本ＥＧＲ制御量の算出を行う。

この基本ＥＧＲ制御量の算出は、例えば、図３に示す基本ＥＧＲ制御量算出サブルーチンのフローチャートに従って実行され、これにより、ＥＣＵ７０は、基本ＥＧＲ制御量算出部７６としての機能を実現する。

このサブルーチンがスタートすると、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０１において、エアフローメータ６７で検出された吸気流量から求まる吸入空気量ｇｎｒに基づき、気筒における現在の吸入空気量ｇｎｒｓｍを算出する。この吸入空気量ｇｎｒｓｍは、例えば、エアフローメータ６７から気筒までの吸気の蓄圧遅れを考慮した模擬式（１）を用いて算出される。

ｇｎｒｓｍ＝ａ−（ａ−ｂ）×ｃ …（１）

（１）式において、「ａ」はエアフローメータ６７で検出した吸入空気量ｇｎ、「ｂ」は気筒における吸入空気量ｇｎｒｓｍの前回値、「ｃ」は蓄圧遅れフィルタ係数ｋＳＭＧＮＢＳＥである。なお、蓄圧遅れフィルタ係数ｋＳＭＧＮＢＳＥは、エアフローメータ６７から気筒までの吸気通路３７の管路長、管路形状、有効断面積等に基づく実験やシミュレーションによって設定されるものであり、例えば、ｋＳＭＧＮＢＳＥ＝０．０８程度に設定されている。

ステップＳ２０１からステップＳ２０２に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０１において算出した吸入空気量ｇｎｒｓｍに対し、エンジン１の運転状態に応じて可変設定される補正係数ｇｎｃａｌを乗算することにより、気筒における最終的な吸入空気量（筒内空気量）ｇｎの推定値を算出する。ここで、補正係数ｇｎｃａｌは、例えば、エンジン回転数、スロットル開度、ＴＧＶ開閉率等に基づいて可変設定されるものである。

ステップＳ２０２からステップＳ２０３に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０２で算出した気筒における吸入空気量ｇｎの推定値と、クランク角センサ６６からのパルス信号に基づいて算出されたエンジン回転数ｎｅと、に基づき、予め設定されたマップ等を参照して、基本ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰを算出する。

この場合において、吸気通路３７にＴＧＶ５１を備えた本実施形態においては、例えば、ＴＧＶ５１の開閉状態毎のマップが設定されており、ＴＧＶ５１の開閉状態に応じて異なる基本ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰが算出される。

ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、ＥＣＵ７０は、水温センサ６８によって検出されるエンジン１の冷却水温ＴＷに基づき、予め設定されたマップ等を参照することにより、基本ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰに対する水温補正係数ｔＥＧＲＴＷを算出する。そして、ＥＣＵ７０は、基本ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰに水温補正係数ｔＥＧＲＴＷを乗算することにより、最終的な基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを算出した後、サブルーチンを抜ける。

図２のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０１からステップＳ１０２に進むと、ＥＣＵ７０は、目標ＧＥＲ制御量の算出を行う。

この目標ＥＧＲ制御量の算出は、例えば、図４に示す目標ＥＧＲ制御量算出サブルーチンのフローチャートに従って実行され、これにより、ＥＣＵ７０は、目標ＥＧＲ制御量算出部７７としての機能を実現する。

このサブルーチンがスタートすると、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３０１において、エアフローメータ６７で検出された吸気流量から求まる吸入空気量ｇｎｒに基づき、ＥＧＲ通路６１との連通部における吸気通路３７内の現在の吸入空気量ｇｎｒｓｍｅｇｒを算出する。この吸入空気量ｇｎｒｓｍｅｇｒは、例えば、エアフローメータ６７からＥＧＲ通路６１との連通部（すなわち、ＥＧＲバルブ６３の直近傍）までの吸気の蓄圧遅れを考慮した模擬式（２）を用いて算出される。

ｇｎｒｓｍｅｇｒ＝ａ−（ａ−ｂ）×ｃ …（２）

（２）式において、「ａ」はエアフローメータ６７で検出した吸入空気量ｇｎ、「ｂ」は気筒における吸入空気量ｇｎｒｓｍの前回値、「ｃ」は蓄圧遅れフィルタ係数ｋＳＭＧＮＢＳＥＧＲである。なお、蓄圧遅れフィルタ係数ｋＳＭＧＮＢＳＥＧＲは、エアフローメータ６７からＥＧＲ通路６１との連通部までの吸気通路３７の管路長、管路形状、有効断面積等に基づく実験やシミュレーションによって設定されるものであり、例えば、ｋＳＭＧＮＢＳＥＧＲ＝０．３程度に設定されている。

ステップＳ３０１からステップＳ３０２に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３０１において算出した吸入空気量ｇｎｒｓｍｅｇｒに対し、エンジン１の運転状態に応じて可変設定される補正係数ｇｎｃａｌを乗算することにより、ＥＧＲ通路６１との連通部（ＥＧＲバルブ６３の直近傍）における最終的な吸入空気量（ＥＧＲバルブ付近空気量）ｇｎｅｇｒの推定値を算出する。

ステップＳ３０２からステップＳ３０３に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３０２で算出したＥＧＲ通路６１との連通部における吸入空気量ｇｎｅｇｒの推定値と、クランク角センサ６６からのパルス信号に基づいて算出されたエンジン回転数ｎｅと、に基づき、予め設定されたマップ等を参照して、目標ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰＥを算出する。

この場合において、吸気通路３７にＴＧＶ５１を備えた本実施形態においては、例えば、ＴＧＶ５１の開閉状態毎のマップが設定されており、ＴＧＶ５１の開閉状態に応じて異なる目標ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰＥが算出される。

ステップＳ３０３からステップＳ３０４に進むと、ＥＣＵ７０は、目標ＥＧＲ制御量ｍＥＧＲＭＡＰＥに水温補正係数ｔＥＧＲＴＷを乗算することにより、最終的な目標ＥＲＧ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅを算出した後、サブルーチンを抜ける。

図２のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０１において算出した基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋと、ステップＳ１０２において算出した目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅと、に基づき、ステッピングモータ６４の駆動制御を行うための最終的な制御量である実行ＥＧＲ制御量の算出を行う。

この実行ＥＧＲ制御量の算出は、例えば、図５に示す実行ＥＧＲ制御量算出サブルーチンのフローチャートに従って実行され、これにより、ＥＣＵ７０は、実行ＥＧＲ制御量算出部７８としての機能を実現する。

このサブルーチンがスタートすると、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０１において、例えば、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋから目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅを減算することにより、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋに対する目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅの乖離量であるＥＧＲ乖離量ｄｅｇｒｓｔｐを算出する。

ステップＳ４０１からステップＳ４０２に進むと、ＥＣＵ７０は、算出したＥＧＲ乖離量ｄｅｇｒｓｔｐに基づき、予め設定されたマップ等を参照してＥＧＲ基本減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｂを算出する。

ここで、例えば、図６に示すように、ＥＲＧ基本減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｂは、ＥＧＲ乖離量ｄｅｇｒｓｔｐが大きくなるほど大きくなるように設定されるものである。この場合において、乖離があったとしても失火等の懸念が少ない場合にまで必要以上の減量補正が行われることを防止するため、ＥＧＲ乖離量ｄｅｇｅｓｔｐが所定値未満である場合には、ＥＧＲ基本減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｂを「０」とする不感帯を設けることが望ましい。

ステップＳ４０２からステップＳ４０３に進むと、ＥＣＵ７０は、上述の目標ＥＧＲ制御量算出部７７において推定したＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒに基づき、予め設定されたマップ等を参照して、ＥＧＲ基本減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｂに対する補正係数であるＥＧＲ減量補正係数ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｒを算出する。

ここで、図７に示すように、ＥＧＲ減量補正係数ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｒは、ＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒが大きくなるほど小さくなるように設定されるものである。この場合において、所定以上のＥＧＲ乖離量ｄｅｇｒｓｔｐがあったとしても、ＥＧＲバルブ付近空気量が所定値以上である場合には、過剰なＥＧＲガスによる失火等の懸念が少ない。従って、このような場合においてまで必要以上の減量補正が行われることを防止するため、ＥＧＲ減量補正係数ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｒを「０」に設定して、後述するＥＧＲ減量補正係数ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｒによる減量補正を実質的に行わないようにすることが望ましい。

ステップＳ４０３からステップＳ４０４に進むと、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ基本減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｂにＥＧＲ減量補正係数ｅｇｒｔｇｔｄｅｃｒを乗算することにより、最終的なＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを算出する。

ステップＳ４０４からステップＳ４０５に進むと、ＥＣＵ７０は、上述の基本ＥＧＲ制御量算出部７６において算出した基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを、ＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃによって補正するための条件（補正条件）が成立しているか否かを調べる。

ここで、補正条件が成立している場合とは、例えば、車両が所定のギヤ比以下で走行中であることを前提として、マニュアル車両である場合にはクラッチが締結された状態であり且つニュートラル状態でないこと、オートマチック車である場合にはロックアップクラッチがロックアップ状態であり且つロックアップ状態となってから設定時間経過していることである。

そして、ステップＳ４０５において、補正条件が成立していると判定した場合、ＥＣＵ７０は、そのままステップＳ４０７に進む。

一方、ステップＳ４０５において、補正条件が成立していないと判定した場合、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４０６に進み、ＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを「０」とした後、ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０５或いはステップＳ４０６からステップＳ４０７に進むと、ＥＣＵ７０は、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋからＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを減算した値を最終的な実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔとして設定した後、サブルーチンを抜ける。

図２のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０３において設定した実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔを用いてＥＧＲバルブ６３のステッピングモータ６４をステップ的に制御した後、ルーチンを抜ける。

すなわち、エンジンにおいては、一般に、燃料噴射制御等の各種制御が筒内空気量ｇｎの推定値に基づいて算出されることから、ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ制御量についても筒内空気量ｇｎに基づいて算出されることが一般的である。

このようなＥＧＲ制御は、エンジンが定常運転状態にある場合等においては、筒内空気量ｇｎとＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒとが略一致するため、特段の問題は生じない。

その一方で、ＥＧＲ通路６１は気筒よりも上流側（エアフローメータ６７側）において吸気通路３７に連通するため、エアフローメータ６７で検出される吸入空気量ｇｎｒに対する応答遅れ（蓄圧遅れ）は、ＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒよりも筒内空気量ｇｎの方が大きくなる。従って、スロットル開度が急激に減少方向に変化した際には（図８（ａ）参照）、筒内空気量ｇｎはＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒよりも緩やかに減少する。

このような過渡状態において、単に、筒内空気量ｇｎに基づく基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋによってＥＧＲ制御を行った場合、実際にＥＧＲバルブ付近に実在する空気量よりも多い空気量をパラメータとしてＥＧＲ制御が行われることとなる。

そこで、本実施形態においては、筒内空気量ｇｎのみならずＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒについても推定を行い、これらの空気量に基づいて基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋ、及び、目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅをそれぞれ算出する（図８（ｃ）参照）。そして、これらの乖離量であるＥＧＲ乖離量ｄｅｇｒｓｔｐ（図８（ｄ）参照）に応じた補正量であるＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを算出し、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋからＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを減算することにより、最終的な制御量である実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔ（図８（ｅ）参照）を算出する。

すなわち、本実施形態は、筒内空気量ｇｎによるＥＧＲ制御を基調としつつ、ＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒに対する筒内空気量ｇｎの応答遅れ（蓄圧遅れ）の差を考慮した補正を行うことにより、ＥＧＲ制御量の適正化を行い、失火等によるショック対策を実現する。

このような実施形態によれば、吸気通路３７のＥＧＲ通路６１との連通部よりも上流側に配置されたエアフローメータ６７の検出結果（吸入空気量ｇｎｒ）に基づいて気筒内における吸入空気量である筒内空気量ｇｎを推定し、推定した筒内空気量ｇｎに基づいてＥＧＲガスの流量制御の基準値である基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを算出すると共に、エアフローメータ６７の検出結果に基づいて吸気通路３７内のＥＧＲ通路６１との連通部における吸入空気量であるＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒを推定し、推定したＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒに基づいてＥＧＲガスの流量制御の目標値である目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅを算出し、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋに対する目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅの乖離量ｄｅｇｅｓｔｐに基づいて補正量であるＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを算出し、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋからＥＧＲ減量値ｅｇｒｔｇｔｄｅｃを減算することにより、最終的な制御量である実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔを算出することにより、アクセル開度の急激な変化に対しても応答性よく適切な量の排気ガスを還流することができる。

すなわち、筒内空気量ｇｎに対して算出されるＥＧＲ制御量である基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを基調としつつ、吸気通路３７に対するＥＧＲ通路６１の連通部（すなわち、ＥＧＲバルブ６３に最も近い位置）を通過する空気量（ＥＧＲバルブ付近空気量ｇｎｅｇｒ）を予測して、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋに対して先読み的なＥＧＲ制御量である目標ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋｅを算出し、基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋとの乖離量ｄｅｇｒｓｔｐに応じて基本ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔｌｋを減量することで最終的な実行ＥＧＲ制御量ｅｇｒｔｇｔを算出することにより、アクセル開度が急激に全閉付近まで制御された場合にも、ＥＧＲ量を追従性よく減少させることができ、吸入空気量の急激な変化の過渡時においての過剰なＥＧＲガスによる失火等を防止することができる。

なお、本発明は、以上説明した各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り、それらも本発明の技術的範囲内である。

１ … エンジン（内燃機関）
５ … シリンダブロック
６ … クランクケース
７ … シリンダヘッド
１０ … シリンダ
１１ … ピストン
１２ … 燃焼室
１６ … ウォータジャケット
２０ … 吸気ポート
２１ … 排気ポート
３０ … インジェクタ
３１ … 点火プラグ
３５ … インテークマニホルド
３５ａ … 合流部
３６ … 吸気管
３７ … 吸気通路
３８ … エキゾーストマニホルド
３８ａ … 合流部
３９ … 排気管
４０ … 排気通路
４６ … スロットル弁
４７ … アクチュエータ
５０ … 隔壁
５１ … タンブルジェネレーションバルブ
５２ … アクチュエータ
６０ … 排気ガス循環装置（ＥＧＲ装置）
６１ … ＥＧＲ通路
６２ … ＥＧＲクーラ
６３ … ＥＧＲバルブ
６４ … ステッピングモータ
６５ … アクセル開度センサ
６６ … クランク角センサ
６７ … エアフローメータ
６８ … 水温センサ
７０ … エンジン制御ユニット
７５ … 駆動制御部
７６ … 基本ＥＧＲ制御量算出部
７７ … 目標ＥＧＲ制御量算出部
７８ … 実行ＥＧＲ制御量算出部

Claims

排気通路から吸気通路の中途に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、
前記吸気通路に対する前記ＥＧＲ通路の連通部よりも上流側において、前記吸気通路を流通する吸入空気量を検出する吸入空気量検出部と、
前記吸入空気量検出部の検出結果に基づいて気筒内における吸入空気量を推定し、前記気筒内における前記吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲガスの流量制御の基準値である基本ＥＧＲ制御量を算出する基本ＥＧＲ制御量算出部と、
前記吸入空気量検出部の検出結果に基づいて前記連通部における吸入空気量を推定し、前記連通部における前記吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲガスの流量制御の目標値である目標ＥＧＲ制御量を算出する目標ＥＧＲ制御量算出部と、
前記基本ＥＧＲ制御量に対する前記目標ＥＧＲ制御量の乖離量に基づいてＥＧＲ補正量を算出し、前記基本ＥＧＲ制御量を前記ＥＧＲ補正量で補正した値を前記ＥＧＲガスの流量制御の実行値である実行ＥＧＲ制御量として算出する実行ＥＧＲ制御量算出部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
前記基本ＥＧＲ制御量算出部は、前記気筒内における前記吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて前記基本ＥＧＲ制御量を算出し、
前記目標ＥＧＲ制御量算出部は、前記連通部における前記吸入空気量と前記エンジン回転数とに基づいて前記目標ＥＧＲ制御量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記実行ＥＧＲ制御量算出部は、前記乖離量が大きいほど大きくなるように前記ＥＧＲ補正量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
前記実行ＥＧＲ制御量算出部は、前記連通部における前記吸入空気量が多いほど小さくなるように前記ＥＧＲ補正量を補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。