JP4161849B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気ガス再循環バルブの制御に関する。
内燃機関において、排気ガスの一部を新気とともに吸入空気として取り込み、燃焼最高温度を下げてＮＯx の低減を図る排気ガス再循環を行うようにしたものがある。排気ガス再循環が行われる内燃機関では排気ガスを吸気管に導く排気ガス導管に排気ガス再循環バルブが設けられ、吸気中の排気ガスの割合を調整する。排気ガス再循環量は、内燃機関の運転状態に基づいて適正化される。具体的には、燃料噴射量指令値および機関回転数に基づいて排気ガス再循環バルブの開度を増減する。さらに、燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が基準値を超えると、排気ガス再循環バルブの開度を最小開度まで一気に絞るようにしている。これは燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が基準値を超えたことをトルクの増加要求と判断して、特に過給機の追従遅れに基因した空気量不足によるスモークの発生を回避するためである。
一方、燃料噴射量指令値は、通常、運転者によりペダル操作されるアクセル開度に基づいて調整されるが、近年、下記特許文献１に記載されているように、車両が所定の走行状態となるように、例えば車速が一定に保たれるように調整するオートクルーズ制御が実用化されている。オートクルーズ制御は、自動車専用道路などのように略一定速で交通が流れる場面で採用される制御方式である。
特許第３３１６８６７号公報
しかしながら、オートクルーズ制御は、燃料噴射量指令値を、道路の傾斜の変化などに追随するようにフィードバック制御するものであり、路面状況によっては排気ガス再循環バルブが頻繁に開閉作動して、その寿命を縮めるおそれがある。
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、オートクルーズ制御中の排気ガス再循環バルブの作動を適正化することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明では、内燃機関の燃料噴射量指令値を車両が所定の走行状態となるようにフィードバック制御するオートクルーズ制御が選択可能で、かつ、開度が可変に構成され、吸気管に再循環させる排気ガスの量を調整する排気ガス再循環バルブを、燃料噴射量指令値に基づいて制御する内燃機関の制御装置であって、燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が予め設定した基準値を超えると、前記排気ガス再循環バルブを最小開度まで急閉するバルブ急閉制御を実行する内燃機関の制御装置において、
目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して単位時間当たりの増加量が前記基準値を超えないように、前記オートクルーズ制御時に、前記バルブ急閉制御に供する前記燃料噴射量指令値に予めなまし処理を行い、前記排気ガス再循環バルブの急閉を禁止する禁止手段を設ける。
車両が所定の走行状態となるようにすべく路面状況などの変化に追随して燃料噴射量指令値が小刻みに変動しても、排気ガス再循環バルブがそのたびに急閉することが禁止される。これにより、排気ガス再循環バルブの作動が適正化される。
排気ガス再循環バルブを最小開度まで閉じるか否かを判断するための燃料噴射量指令値が、前記なまし処理により、小刻みな変動が除去されたものとなるから、燃料噴射量指令値の小刻みな変動に基因して排気ガス再循環バルブが最小開度まで急閉することが禁止される。
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の基本構成において、
目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して単位時間当たりの増加量が前記基準値を超えないように、オートクルーズ制御時には前記基準値を非オートクルーズ制御時よりも高い基準値に切換えて、前記排気ガス再循環バルブの急閉を禁止する禁止手段を設ける。
オートクルーズ制御時には前記基準値が高くなることで、燃料噴射量指令値の小刻みな変動に基因して排気ガス再循環バルブが最小開度まで急閉することが禁止される。
請求項３記載の発明では、請求項１の発明の基本構成において、
目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して前記ガス再循環バルブの急閉が実行されないように、前記オートクルーズ制御時には前記バルブ急閉制御を禁止する禁止手段を設ける。
オートクルーズ制御時にバルブ急閉制御が禁止されることで、オートクルーズ制御時特有の、噴射量指令値の小刻みな変動に対して排気ガス再循環バルブが最小開度まで急閉することが禁止される。オートクルーズ制御に移行したらバルブ急閉制御を非実行とするだけでよいので従来の装置に対して設計変更が僅かで済み、実施が容易である。
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って説明する。図１に本発明を適用した内燃機関の制御装置を示す。本発明の特徴部分である排気ガス再循環バルブ（以下，適宜、「排気ガス再循環」を「ＥＧＲ」と記載する）の制御を中心に説明する。内燃機関の制御装置は、燃料噴射制御や点火制御用のエンジンＥＣＵ１１の他、ＥＧＲ制御用のＥＧＲ制御部１３、および、オートクルーズ制御用のクルーズ制御部１２を有している。エンジンＥＣＵ１１、ＥＧＲ制御部１３、およびクルーズ制御部１２はそれぞれ例えばマイクロコンピュータや入出力回路を中心に構成されている。
エンジンＥＣＵ１１は、エンジン各部の状態（運転状態）を検出するセンサ類からの信号を入力として、エンジン各部の制御を行う。燃料噴射用のインジェクタの制御量である燃料噴射量は基本的に運転状態としてアクセル開度およびエンジン回転数を入力として、マップにしたがって設定される。
クルーズ制御部１２は、車両のインストゥルメントパネルに設けられた操作部が運転者の操作でオートクルーズ側に切り替わっていると有効となる制御部で、車速要求信号や車速信号に基づいて噴射量指令値信号を出力する（以下、オートクルーズ時にクルーズ制御部１２から出力される噴射量指令値信号をクルーズ噴射量指令値信号といい、非オートクルーズ時にエンジンＥＣＵ１１で演算される噴射量指令値信号を通常時噴射量指令値信号という）。このクルーズ噴射量指令値信号は、エンジンＥＣＵ１１でオートクルーズ時に、通常時噴射量指令信号に代えてインジェクタの制御量として用いられ、前記車速要求信号に対応した、一定の走行状態である一定の車速となるように設定される（オートクルーズ制御）。
ＥＧＲ制御部１３は、ＥＧＲバルブ２を制御することにより排気ガスの再循環量を調整する。ＥＧＲバルブ２は、内燃機関の吸気管と排気管とを橋渡しして排気管を流通する排気ガスの一部を吸気管に導く排気ガス導管の途中に設けられる。
ＥＧＲバルブ２は一般的な構造のもので，これを図２に示す。排気ガス導管の途中部分を構成するハウジング３は排気管に連なる入口部３１と吸気管に連なる出口部３２を有している。入口部３１と出口部３２との境界には隔壁３３が設けられている。隔壁３３は出口部３２方向に膨出する構造で、隔壁３３位置でハウジング３が二重筒構造となっている。隔壁３３よりも内周が入口部３１で、隔壁３３よりも外周が出口部３２である。ハウジング３の二重筒構造部分には、対向位置にそれぞれ貫通孔が形成されており、その周縁に沿って環状のバルブシート４１ａ，４１ｂが取付けてある。バルブシート４１ａ，４１ｂに着座する弁体４２ａ，４２ｂは略円盤状のもので、前記貫通孔を挿通するシャフト４に同軸に取付けられている。シャフト４は、これに同軸に取付けられたアーマチュア５１をリニアソレノイド５２により電磁駆動することで直線動し、弁体４２ａ，４２ｂが所定のリフト量に調整される。また、シャフト４の軸端にはリフトセンサ６が取付けられ、弁体４２ａ，４２ｂのリフト量すなわち開度を検出するようになっている。
ＥＧＲ制御部１３は、周辺回路として、例えば、デューティ制御でリニアソレノイド５２への駆動電流を調整する一般的な駆動部を備えており、前記デューティ比が目標リフト量、および前記リフトセンサ３から出力されるリフト量信号に基づいて設定される。
噴射量指令値信号は、ＥＧＲバルブ２の制御すなわち前記デューティ比の設定にも用いられる。すなわち、ＥＧＲ制御部１３では、噴射量指令値とエンジン回転数とに基づいてバルブ開度を制御するとともに、噴射量指令値の増大量が予め設定した基準値を超えると、ＥＧＲバルブ２を最小開度である全閉状態まで急閉するようになっている（ＥＧＲ急閉制御）。噴射量指令値の増大量は時間の微分値を演算すればよく、相前後する噴射量指令値の差分を演算して、噴射量指令値の演算基準時間の時間差で除して、これを微分値とすればよい。なお、以下の説明において、適宜、ＥＧＲバルブ２の制御に供される噴射量指令値をＥＧＲ制御用噴射量指令値という。
噴射指令値処理部１３１では、噴射量指令値として、非オートクルーズ制御時の通常噴射量指令値信号と、オートクルーズ時のクルーズ噴射量指令値信号とを選択するようになっている。通常時噴射量指令値信号が用いられる非オートクルーズの場合には、従来と同様に通常時噴射量指令値信号が基準値を超えるとＥＧＲバルブ２が全閉となるように、デューティ比を設定する。
一方、オートクルーズ時のクルーズ噴射量指令値信号に基づいてＥＧＲバルブ２のデューティ比が設定される場合について説明する。クルーズ噴射量指令値信号は禁止手段である噴射量なまし処理部１４を介して噴射指令値処理部１３１に入力するようになっている。噴射量なまし処理部１４は入力するクルーズ噴射量指令値信号をなまし処理し、処理後のクルーズ噴射量指令値信号を噴射指令値処理部１３１に出力する。なまし処理は、移動平均、一次遅れフィルタなどの手段が採用し得る。
図３に本内燃機関の制御装置におけるＥＧＲ制御用噴射量指令値とＥＧＲバルブのリフトを示す（本発明）。図４には従来の、噴射量なまし処理部を有しない内燃機関の制御装置におけるＥＧＲ制御用噴射量指令値とＥＧＲバルブのリフトを示す（従来例）。先ず、従来例では、ＥＧＲ制御用噴射量指令値がクルーズ噴射量指令値であり、路面状況の変化に応じて小刻みに変動する車速に追随すべく小刻みな変動をする。このため、頻繁にＥＧＲ制御用噴射量指令値が基準値を超え、ＥＧＲバルブリフト量が全閉を繰り返す。このため、ＥＧＲバルブ２で弁体４２ａ，４２ｂが頻繁に着座と離座を繰返し、弁体４２ａ，４２ｂやバルブシート４１ａ，４１ｂの摩耗などの劣化を加速させる。なお、最後に噴射量指令値が増大しているのは、運転者のアクセル操作により加速が開始された状態を示している。
これに対して本発明では、図３のごとくクルーズ噴射量指令値に対しなまし処理がなされたものがＥＧＲ制御用噴射量指令値となるので、クルーズ噴射量指令値が小刻みに瞬間的に大きな変化量を持ったとしても、これが除去されて、ＥＧＲバルブ全閉制御が実行されることはない。これにより、ＥＧＲバルブ２で弁体４２ａ，４２ｂが頻繁に着座と離座を繰返すことによるＥＧＲバルブ２の寿命の低下を防止することができる。
なお、運転者のアクセルの踏み込み量に基づいて燃料噴射量を設定する非オートクルーズ時にはＥＧＲ制御用噴射量指令値は、アクセル開度を反映したものとなるので、運転者により比較的急な加速が意図され、要求トルクが短時間に増大すると、ＥＧＲ制御用噴射量指令値が基準値を超えることにより、ＥＧＲバルブ２が全閉状態となり、過給機の応答遅れに基因した吸気量不足を回避し、加速開始時のスモークの発生を防止することができる。
図５は運転者が車速一定を企図してアクセル操作をしたときの噴射量指令値を示すもので，運転者のアクセル操作はほんの僅かな車速変化に対してその都度反応してアクセル操作量を変えたりしないので、図のようにごく緩やかなものとなる。係る状態ではＥＧＲバルブ２を全閉とするようなことはない。本発明の噴射量指令値（図３）は、クルーズ噴射量指令値をなますことで、運転者がアクセル操作により車速一定を企図したときと同じ傾向となるので、ＥＧＲバルブ２が不必要に全閉となるのを防止することができる。
なお、本実施形態では、オートクルーズ時に噴射量指令値をなまし、これをＥＧＲ制御用の噴射量指令値としているが、なまし処理に限らず、次の手段も採用し得る。すなわち、ＥＧＲ制御部において、ＥＧＲ制御用噴射量指令値と比較される基準値として、非オートクルーズ時の基準値（以下，適宜、第１基準値という）の他に選択可能に、第１基準値よりも高い値の別の基準値（以下，適宜、第２基準値という）設けておき、オートクルーズ時には第２基準値により、ＥＧＲバルブ２を全閉とするか否かを判定するようにしてもよい。オートクルーズ時に選択される第２基準値が第１基準値よりも高い分、ＥＧＲバルブ２の全閉制御が選択される場合が減じられ，不必要なＥＧＲバルブの作動頻度を適正化することができる。
若しくは、オートクルーズ時にはＥＧＲバルブ全閉制御を禁止するのもよい。これは、前記基準値を選択可能とした変形例において、第２の基準値を無限大にとった場合と作用が同等である。
本発明の内燃機関の制御装置の構成図である。 前記内燃機関に付設されるＥＧＲバルブの断面図である。 前記内燃機関の制御装置の作動状態を示すタイミングチャートである。 前記内燃機関の制御装置と比較する従来例の作動状態を示すタイミングチャートである。 運転者が車速一定を企図してアクセル操作をしたときの作動状態を示すタイミングチャートである
符号の説明
１１ エンジンＥＣＵ
１２ クルーズ制御部
１３ ＥＧＲ制御部
１４ 噴射量なまし処理部（禁止手段）
２ ＥＧＲバルブ



Claims (3)

  1. 内燃機関の燃料噴射量指令値を車両が所定の走行状態となるようにフィードバック制御するオートクルーズ制御が選択可能で、かつ、開度が可変に構成され、吸気管に再循環させる排気ガスの量を調整する排気ガス再循環バルブを、燃料噴射量指令値に基づいて制御する内燃機関の制御装置であって、燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が予め設定した基準値を超えると、前記排気ガス再循環バルブを最小開度まで急閉するバルブ急閉制御を実行する内燃機関の制御装置において、
    目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して単位時間当たりの増加量が前記基準値を超えないように、前記オートクルーズ制御時に、前記バルブ急閉制御に供する前記燃料噴射量指令値に予めなまし処理を行い、前記排気ガス再循環バルブの急閉を禁止する禁止手段を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 内燃機関の燃料噴射量指令値を車両が所定の走行状態となるようにフィードバック制御するオートクルーズ制御が選択可能で、かつ、開度が可変に構成され、吸気管に再循環させる排気ガスの量を調整する排気ガス再循環バルブを、燃料噴射量指令値に基づいて制御する内燃機関の制御装置であって、燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が予め設定した基準値を超えると、前記排気ガス再循環バルブを最小開度まで急閉するバルブ急閉制御を実行する内燃機関の制御装置において、
    目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して単位時間当たりの増加量が前記基準値を超えないように、オートクルーズ制御時には前記基準値を非オートクルーズ制御時よりも高い基準値に切換えて、前記排気ガス再循環バルブの急閉を禁止する禁止手段を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 内燃機関の燃料噴射量指令値を車両が所定の走行状態となるようにフィードバック制御するオートクルーズ制御が選択可能で、かつ、開度が可変に構成され、吸気管に再循環させる排気ガスの量を調整する排気ガス再循環バルブを、燃料噴射量指令値に基づいて制御する内燃機関の制御装置であって、燃料噴射量指令値の単位時間当たりの増加量が予め設定した基準値を超えると、前記排気ガス再循環バルブを最小開度まで急閉するバルブ急閉制御を実行する内燃機関の制御装置において、
    目標車速となるように実車速をフィードバックして燃料噴射量指令値を設定するオートクルーズ制御を選択している時に、オートクルーズ制御に伴う燃料噴射量指令値の小刻みな変動に感応して前記ガス再循環バルブの急閉が実行されないように、前記オートクルーズ制御時には前記バルブ急閉制御を禁止する禁止手段を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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