JP4405956B2

JP4405956B2 - 圧縮着火内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4405956B2
Application number: JP2005328660A
Authority: JP
Inventors: 淳一高梨; 守良庄子; 正信高沢; 泰弘浦田; 徹北村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: JP2007132320A

Description

この発明は、圧縮着火内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の着火手法としては、軽油を燃料とするディーゼル機関に代表される、高圧縮によって高温にされた空気に直接、燃料（軽油）を注入して自然着火させる圧縮着火手法と、ガソリンを燃料とする機関での火花点火手法の２つがあり、着火手法はほぼ燃料によって決められているのが現状である。それに加え、近時、ガソリン、軽油など種々の燃料を空気と十分に混合させて得た混合気を高温高圧にして供給し、自己着火させる試みもなされている。

このような機関にあっては燃焼室全体で着火が開始し、同時に反応するため、燃焼は低温酸化反応で開始することとなり、燃焼温度を比較的低くすることができて窒素酸化物の排出を低減できると共に、圧縮比を火花点火機関より上げることができて燃費性能も向上させることができる。この種の機関は圧縮着火機関あるいは予混合圧縮着火機関と呼ばれる。

この圧縮着火機関で問題となるのは、負荷の減少につれて着火遅れが増大して、ついには失火に至ることであり、逆に負荷の増加に伴って過早着火が起こってノッキングが発生することである。その対策として、着火の促進には混合気温度を上昇させるのが有効であることが知られており、高温のＥＧＲガスを導入して着火を促進させることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−６１３２４号公報

この従来技術においては、第１から第４までの４個の気筒を備えた圧縮着火内燃機関において、それぞれの気筒を排気マニホルドで排気管に接続すると共に、２個の気筒同士を連通管（ＥＧＲ専用通路）で接続している。即ち、点火順序を第１、第３、第４、第２とするとき、第１気筒と第４気筒を連通管で、第２気筒と第３気筒を別の連通管で接続すると共に、それぞれの気筒に第１、第２の排気バルブを設け、排気マニホルドは第１の排気バルブで、連通管は第２の排気バルブで開閉するように構成している。

具体的には、連通管で連結された一方の気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブを開弁する一方、他方の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁させ、よって一方の気筒で生じた排ガスを他方の気筒に導入することで着火を促進させるように構成している。

上記した従来技術のように吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁して他気筒からのＥＧＲガス（排ガス）を連通管から導入するとき、導入される排ガス量は連通管の圧力（内圧）の影響を受けるが、連通管の圧力は運転状態、より具体的には内燃機関の負荷に応じて増減する。特に、負荷が急減した場合、連通管内の圧力が変化後の負荷状態に適した圧力に対して高くなってしまうため、燃焼室内に目標量以上の排ガスが導入され、ノッキングなどの燃焼状態が悪化する可能性があった。

また、連通管の圧力は環境条件の変化に応じても変化すると共に、経年変化などによって連通管のシール性が低下するときも変化する。そのため、所望の排ガス量を導入することができず、燃焼状態が悪化してノッキングや失火が発生する場合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブを開弁して他気筒からのＥＧＲガス（排ガス）を第２の通路を介して導入するとき、所望の排ガス量を確実に導入して燃焼状態の悪化を防止するようにした圧縮着火内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の通路以外の第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態に基づき、前記第２の通路を介して前記第１の気筒から第２の気筒に導入されるべき排ガス量を算出する排ガス量算出手段、前記算出された排ガス量に基づいて前記第２の通路の圧力の基準値を算出する基準値算出手段、前記第２の通路の実圧力を検出する第２通路圧力検出手段、前記検出された第２の通路の実圧力を前記算出された基準値と比較する比較手段、および前記検出された実圧力と前記算出された基準値の差が所定値以上の場合、前記第２の通路の圧力を制御する圧力制御手段を備える如く構成した。

請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段を備えると共に、前記圧力制御手段は、前記検出された燃焼状態に基づいて前記第２の通路の圧力を制御する如く構成した。

請求項３に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記第１の通路と第２の通路を接続する第３の通路、および前記第３の通路を開閉する第３のバルブを備えると共に、前記圧力制御手段は、前記第３のバルブを駆動して前記第２の通路の圧力を制御する如く構成した。

請求項４に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記圧力制御手段は、前記第２の排気バルブの開度特性を調整して前記第２の通路の圧力を制御する如く構成した。

請求項５に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、前記圧力制御手段は、前記基準値を補正して前記第２の通路の圧力を制御する如く構成した。

請求項１に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の運転状態、より具体的には内燃機関の負荷に基づき、第２の通路を介して前記第１の気筒から第２の気筒に導入されるべき排ガス量（ＥＧＲ量）を算出し、算出された排ガス量に基づいて第２の通路の圧力の基準値を算出すると共に、検出された第２の通路の実圧力を算出された基準値と比較し、検出された実圧力と算出された基準値との差が所定値以上の場合、第２の通路の圧力を制御する如く構成したので、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。即ち、第２の連通管の圧力が運転状態、より具体的には内燃機関の負荷に応じて増減するとき、あるいは環境条件の変化や経年変化などによって変化するときも、その変化に応じて第２の通路の圧力を制御することで、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。

請求項２に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を検出し、検出された燃焼状態に基づいて第２の通路の圧力を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、燃焼状態を検出することで、燃焼状態が一旦悪化してノッキングや失火などが生じたときも、燃焼状態の悪化を早期に抑止することができる。

請求項３に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、第１の通路と第２の通路を接続する第３の通路、および第３の通路を開閉する第３のバルブを備えると共に、第３のバルブを駆動して第２の通路の圧力を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、所望の排ガス量を一層確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を一層防止することができる。

請求項４に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、第２の排気バルブの開度特性を調整して第２の通路の圧力を制御する如く構成したので、請求項３で述べたと同様、所望の排ガス量を一層確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を一層防止することができる。また、請求項３に比して、構成が簡易となる。

請求項５に係る圧縮着火内燃機関の制御装置にあっては、基準値を補正して第２の通路の圧力を制御する如く構成したので、請求項３で述べたと同様、所望の排ガス量を一層確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を一層防止することができる。また、請求項３に比して、構成が簡易となる。

尚、上記で「第１の気筒」と「第２の気筒」が、点火順序における気筒を示すものではないことは、いうまでもない。

以下、添付図面に即してこの発明に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は、ガソリンを燃料とする、４サイクル（４ストローク）の直列形の内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０は、＃１から＃４までの４個の気筒１２を備える。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入された空気はスロットルバルブ（図示せず）で流量を調節されて吸気マニホルド１４を流れ、それぞれの気筒１２の吸気バルブ１６が開弁されるとき、燃焼室（図示せず）に流入する。燃焼室のヘッド側において吸気バルブ１６の付近には、燃料噴射弁（インジェクタ）２２が配置される。

燃料噴射弁２２には燃料供給管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に貯留されたガソリン燃料が圧送されると共に、駆動回路（図示せず）を通じてＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）２６に接続される。燃料噴射弁２２は、ＥＣＵ２６から開弁時間を示す駆動信号が駆動回路に供給されると、吸気行程あるいは圧縮行程で開弁して開弁時間に応じたガソリン燃料を燃焼室に噴射する。噴射されたガソリン燃料は流入した空気と混合して混合気を形成する。

このように、エンジン１０は、筒内噴射型のエンジンとして構成される。従って、スロットルバルブはアクセルペダル（図示せず）との機械的な連結を断たれ、電動モータなどのアクチュエータで開閉される、いわゆるＤＢＷ方式で駆動される。

燃料噴射弁２２の付近には点火プラグ３０が配置される。点火プラグ３０はイグナイタなどからなる点火装置（図示せず）を介してＥＣＵ２６に接続され、ＥＣＵ２６から点火信号が点火装置を介して供給されると、燃焼室に臨む電極の間に火花放電を生じ、混合気を着火して燃焼させる。尚、後述するように、混合気は圧縮着火によっても燃焼させられる。即ち、エンジン１０は、運転状態に応じて混合気を圧縮着火で燃焼させる圧縮着火燃焼と、火花点火で燃焼させる火花点火燃焼との間で切り換える（予混合）圧縮着火エンジン（内燃機関）として構成される。

燃焼によって生じた排ガスは、第１の排気バルブ３２が開弁するとき、排気マニホルド（第１の通路）３４に流れる。排気マニホルド３４は下流で集合して排気系集合部３４ａを形成し、そこに排気管３６が接続される。排ガスは排気マニホルド３４を流れた後、排気管３６を流れ、さらにはエンジン１０の外部の大気に放出される。

排気系にあっては、排気マニホルド３４に加え、４個の気筒は、２個ずつ、ＥＧＲ専用通路（第２の通路。連通管）４０を介して接続（連通）され、他方から排出される排ガスをＥＧＲガスとして導入するように構成される。エンジン１０の＃１、＃２、＃３、＃４気筒の点火順序（燃焼順序）を＃１、＃３、＃４、＃２とするとき、＃１気筒は＃４気筒とＥＧＲ専用通路４０ａを介して接続されると共に、＃２気筒は＃３気筒とＥＧＲ専用通路４０ｂを介して接続される。ＥＧＲ専用通路は、第２の排気バルブ４２で開閉される。

このように、それぞれの気筒には、排気管３６に連通する排気マニホルド３４（第１の通路）を開閉する第１の排気バルブ３２が設けられると共に、排気マニホルド３４以外のＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０（４０ａあるいは４０ｂ）を開閉する第２の排気バルブ４２が設けられる。

さらに、排気マニホルド３４とＥＧＲ専用通路４０ａ，４０ｂをそれぞれ接続する接続路（第３の通路）４４ａ，４４ｂが設けられると共に、接続路４４ａ，４４ｂにはそこを開閉する圧力調整バルブ（第３のバルブ）４６ａ，４６ｂが備えられる。ＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の排ガスは、圧力調整バルブ４６ａ（あるいは４６ｂ）が開弁されるとき、接続路４４ａ（あるいは４４ｂ）を通って排気マニホルド３４に流出し、ＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の圧力（内圧）を低下させる。

エンジン１０のクランクシャフトあるいはカムシャフト（共に図示せず）の付近にはクランク角センサ（図で「ＥＮＧ回転数」と示す）５０が配置され、気筒判別信号と、それぞれの気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるクランク角度信号からなる出力を生じる。

エンジン１０が搭載される車両の運転席（図示せず）の床面にはアクセルペダル（図示せず）が配置されると共に、その付近にはアクセル開度センサ（図で「アクセル開度」と示す）５２が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度ＡＰに応じた出力を生じる。

排気系において、ＥＧＲ専用通路４０ａには圧力センサ５４ａが、ＥＧＲ専用通路４０ｂには圧力センサ５４ｂが配置され、それぞれＥＧＲ専用通路４０ａ，４０ｂの実圧力（内圧）に応じた出力を生じる。

＃１から＃４までの４個の気筒１２において、それぞれの燃焼室には筒内圧センサ５６が配置され、燃焼室内の圧力（筒内圧）に応じた出力を生じる。尚、図示の簡略化のため、筒内圧センサ５６は、＃１気筒にのみ示す。

上記したセンサ群の出力はＥＣＵ２６に入力される。尚、それら以外にも多くのセンサが用いられて多種の運転パラメータが検出されるが、それらはこの発明の要旨に直接関連を要しないため、説明を省略する。

前記した吸気バルブ１６と第１、第２の排気バルブ３２，４２は可変動弁系６０に接続される。可変動弁系６０は、吸気バルブ１６などを駆動する吸気カムシャフトと排気カムシャフトとその付近にそれぞれ配置される電磁ソレノイドなどを備えると共に、ＥＣＵ２６に接続され、通電されるとき吸気カムシャフトあるいは排気カムシャフトを駆動して吸気バルブ１６あるいは第１、第２の排気バルブ３２，４２を独立に開弁あるいは閉弁させる。

ＥＣＵ２６はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路およびカウンタを備える。ＥＣＵ２６は入力信号の中、クランク角度信号をカウントしてエンジン回転数（ＥＮＧ回転数）ＮＥを算出（検出）すると共に、その他のセンサ出力に基づき、燃料噴射量の算出、可変動弁系６０の制御値の算出、導入すべきＥＧＲ量の算出などの処理を行うと共に、圧力調整バルブ４６などを駆動してＥＧＲ専用通路４０の圧力制御する（算出されたＥＧＲ量を補正する）。

図２は、そのＥＣＵ２６の処理、即ち、この実施例に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、それぞれの気筒の所定クランク角度、具体的には排気行程の上死点（ＴＤＣ）付近の所定クランク角度で実行される。

以下説明すると、Ｓ１０において運転領域を判断する。エンジン１０は筒内噴射型のエンジンであることから、ＥＣＵ２６は、検出されたアクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥとから、エンジン１０の要求負荷（要求トルク）ＰＭＣＭＤ［Ｎ・ｍ］を以下のように算出する。
ＰＭＣＭＤ＝ＣＯＮＳＴ・ＰＳＥ／ＮＥ
上記で、ＣＯＮＳＴ：定数、ＰＳＥ：アクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥとから予め設定されたマップ（特性）を検索して得られるエンジン１０の要求出力である。

Ｓ１０の処理においては、算出された要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥとから予め設定されたマップを検索することで、運転領域が判断される。

図３はそのマップの特性を示す説明グラフである。圧縮着火運転領域は、図示の如く、要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥが極小さいアイドル領域などの領域（極低負荷領域）と、要求負荷ＰＭＣＭＤとエンジン回転数ＮＥが高くなる領域（高負荷領域）を除く領域、換言すれば低負荷および中負荷領域とされる。そして、圧縮着火運転領域にあるときは混合気を圧縮着火で燃焼させる圧縮着火燃焼が実行されると共に、それ以外の運転領域にあるときは火花点火で燃焼させる火花点火燃焼が実行される。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１２に進み、判断された運転領域が圧縮着火運転領域か否か判断し、否定されるときはＳ１４に進み、要求負荷ＰＭＣＭＤなどから予め設定された火花点火用のマップを検索して燃料噴射量を算出する。

他方、Ｓ１２で肯定されるときはＳ１６に進み、要求負荷ＰＭＣＭＤなどから予め設定された圧縮着火用のマップを検索して燃料噴射量を算出し、Ｓ１８に進み、必要ＥＧＲ量（導入すべき排ガス量）を算出する。

具体的には、Ｓ１６で算出された燃料噴射量に応じて新気の導入量を算出し、算出された新気の導入量から予め設定されたマップを検索して吸気バルブ１６の開閉タイミングを決定し、次いで算出された新気の量に対応する必要ＥＧＲ量を算出する。同時に、算出された新気の導入量と必要ＥＧＲ量から、予め設定されたマップを検索して吸気バルブ１６と第２の排気バルブ４２の開角（開度特性）、即ち、開閉タイミングを算出する。

上記した如く、エンジン１０にあっては、４個（複数）の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させる一方、第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させ、よって第１の気筒で生じた排ガスをＥＧＲ専用通路４０から第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備えるように構成されることから、Ｓ１８においては新気の量から吸気バルブ１６の開閉タイミングを算出すると共に、新気の量からＥＧＲ量を算出し、それからマップ検索して第２の排気バルブ４２の開閉タイミングを決定する。

図４は、＃１気筒と＃４気筒について算出された吸気バルブ１６（図で「ＩＮ」と示す）と、第１の排気バルブ３２（図で「Ｅｘ−１」と示す）と、第２の排気バルブ４２（図で「Ｅｘ−２」と示す）の開角の一例を、クランク角度に対するバルブリフトとして示すタイム・チャートである。以下の説明では、＃１気筒を第１の気筒、＃４気筒を第２の気筒とした場合を例にとる。

図示の如く、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、吸気行程で吸気バルブ１６を開弁し、算出された新気が燃焼室に導入されるまでのクランク角度範囲で開弁し続けた後、閉弁する。そして吸気バルブ１６の閉弁に応じて吸気行程において第２の排気バルブ４２を開弁させ、算出されたＥＧＲ量が導入されるまで吸気行程の間あるいは圧縮行程にかけてのクランク角度範囲で開弁し続けた後、閉弁させる。

他方、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、＃１気筒において膨張行程から排気行程にかけて第２の排気バルブ４２を開弁させて排ガスの一部を排出する。＃１気筒で排出された排ガスの一部は、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ専用通路４０ａから＃４気筒の燃焼室に導入される。

また、ＥＣＵ２６は可変動弁系６０の動作を制御し、＃１気筒の排気行程において第２の排気バルブ４２を閉弁させる前に、破線で示す如く、第１の排気バルブ３２（図で「Ｅｘ−１」と示す）を開弁し始め、排気行程の大部分の間、開弁し続けて排ガスの残部を排気する。これによって排出される排ガスは排気マニホルド３４へ、さらには排気管３６へと流れる。図示の如く、第１の排気バルブ３２（Ｅｘ−１）の開弁期間の方が第２の排気バルブ４２（Ｅｘ−２）のそれよりも大きくされ、主たる排気は第１の排気バルブ４２によってなされる。

このように、＃４気筒へのＥＧＲガスの導入は、＃１気筒の開弁時期が膨張行程から排気行程にかけて行われることから、その＃１気筒の排気エネルギを利用して＃４気筒に導入することができ、＃４気筒にあっては、破線で示す第１の排気バルブ３２に比して少ない開弁時間でも大量の排ガスを確保することができ、混合気を圧縮着火に必要とされる温度まで昇温させることができる。従って、要求負荷ＰＭＣＭＤの増加に応じて混合気あるいは空気の量が増加するときも必要な排ガス量も確保することができ、着火性能を向上させることができて圧縮着火が可能な運転領域を拡大することができる。

図２フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２０に進み、ＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の実圧力を検出し（圧力センサ５４ａ（あるいは５４ｂ）の出力を読み込み）、Ｓ２２に進み、ＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の圧力の基準値を算出する。

図５は、ＥＧＲ専用通路４０の圧力（内圧）に対するＥＧＲ導入量の関係を示す説明グラフである。図示の如く、ＥＧＲ導入量は、ＥＧＲ専用通路４０の圧力に厳密に比例しない。従って、この実施例にあっては図５に示す特性をテーブルとして格納しておき、Ｓ２２の処理において算出された必要ＥＧＲ量から横軸のＥＧＲ専用通路４０の圧力をテーブル検索し、検索した値をＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の圧力の基準値とする（算出する）。

次いでＳ２４に進み、検出されたＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の実圧力を算出された基準値と比較し、検出された実圧力と算出された基準値の差が所定値以上か否か判断する。所定値は例えば、基準値の±５％程度とする。

Ｓ２４で肯定されるときはＳ２６に進み、圧力調整バルブ４６を駆動してＥＧＲ専用通路４０ａ（あるいは４０ｂ）の圧力を制御する。具体的には、検出された圧力が基準値を所定値以上超えるときは、必要ＥＧＲ量を超える排ガスが導入されることになるので、圧力調整バルブ４６を開弁方向に駆動して通路内の排ガスを排気マニホルド３４に排出させ、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を低下させて必要ＥＧＲ量が＃４気筒に確実に導入させるようにする。

他方、検出された実圧力が基準値を所定値以上下回るときは、必要ＥＧＲ量が不足することになるので、圧力調整バルブ４６を閉弁方向に駆動して排気マニホルド３４への排出を中止あるいは減少させ、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を上昇させて＃４気筒への必要ＥＧＲ量の導入を確保する。

より具体的には、圧力調整バルブ４６の閉弁動作のみでＥＧＲ専用通路４０の圧力を上昇させるのは困難なので、ＥＧＲ専用通路４０の圧力が常に過剰となるように設計しておき、圧力調整バルブ４６を、検出された圧力が基準値を下回るときは僅かに開弁すると共に、基準値を超えるときは大きく開弁してＥＧＲ専用通路４０の圧力を調整し、よって導入されるべき必要ＥＧＲ量を補正する。

尚、Ｓ２４で否定されるときは、Ｓ２６の処理をスキップする。

この実施例にあっては上記の如く、エンジン１０の運転状態、より具体的にはエンジン１０の要求負荷ＰＭＣＭＤに基づき、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０を介して第１の気筒（例えば＃１気筒）から第２の気筒（例えば＃４気筒）に導入されるべき必要ＥＧＲ量（排ガス量）を算出し、算出された必要ＥＧＲ量に基づいてＥＧＲ専用通路４０の圧力の基準値を算出すると共に、検出されたＥＧＲ専用通路４０の実圧力を算出された基準値と比較し、検出された実圧力と算出された基準値との差が所定値以上であるとき、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御する如く構成したので、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。

また、ＥＧＲ専用通路４０の圧力が運転状態、より具体的にはエンジン１０の要求負荷ＰＭＣＭＤに応じて増減するとき、あるいは環境条件の変化や経年変化などによって変化するときも、その変化に応じてＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御することで、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。

さらに、排気マニホルド（第１の通路）３４とＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０を接続する接続路（第３の通路）４４と、接続路４４を開閉する圧力調整バルブ（第３のバルブ）４６を備えると共に、圧力調整バルブ４６を駆動してＥＧＲ専用通路の圧力を制御する如く構成したので、上記した効果に加え、算出された必要ＥＧＲ量を容易に補正することができる。

図６は、この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１００からＳ１１２まで第１実施例の図２フロー・チャートのＳ１０からＳ２２までと同様の処理を行った後、Ｓ１１４に進み，エンジン１０の燃焼室の燃焼状態を検出する。即ち、筒内圧センサ５６の出力を読み込み、ノッキングあるいは失火などの異常燃焼が発生しているか否か検知する。

次いでＳ１１６に進み、検出されたＥＧＲ専用通路４０の実圧力を算出された基準値と比較し、検出された実圧力と算出された基準値の差が所定値以上か否か判断する。Ｓ１１６で肯定されるときはＳ１１８に進み、第１実施例と同様、圧力調整バルブ４６を駆動してＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御する。

他方、Ｓ１１６で否定されるときはＳ１２０に進み、異常燃焼が検知されたか否か判断する。そしてＳ１２０で肯定されるときはＳ１１８に進み、圧力調整バルブ４６を駆動してＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御する。

具体的には、ノッキングが検知されたときは圧力調整バルブ４６を開弁方向に駆動して通路内の排ガスを排気マニホルド３４に排出させ、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を低下させて＃４気筒へ導入される必要ＥＧＲ量を減少させる一方、失火が検知されたときは圧力調整バルブ４６を閉弁方向に駆動して排気マニホルド３４への排出を中止あるいは減少させ、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を上昇させて＃４気筒へ導入される必要ＥＧＲ量を増加させる。

尚、Ｓ１２０で否定されるときは、Ｓ１１８の処理をスキップする。

第２実施例にあっては上記の如く構成したので、第１実施例と同様、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができる。さらに、上記した効果に加え、燃焼状態を検出することで、エンジン１０の燃焼室の燃焼状態が一旦悪化してノッキングや失火などが生じたときも、燃焼状態の悪化を早期に抑止することができる。

尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。

図７は、この発明の第３実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図６と同様のフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ２００からＳ２１４まで第２実施例の図６フロー・チャートのＳ１００からＳ１１４までと同様の処理を行った後、Ｓ２１６に進み，検出されたＥＧＲ専用通路４０の実圧力を算出された基準値と比較し、検出された実圧力と算出された基準値の差が所定値以上か否か判断する。

Ｓ２１６で肯定されるときはＳ２１８に進み、可変動弁系６０を駆動し、第２の排気バルブ４２の開角を調整して圧力を制御する。図４を参照して説明すると、第２の排気バルブ４２の閉じタイミングをクランク角度において遅角させる（同図で左にずらす）ことは排ガスを入り易くさせると共に、進角させる（同図で右にずらす）ことは排ガスを入り難くすることを意味する。その意味で、第２の排気バルブ４２の開角を調整することで、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御することができる。

尚、Ｓ２２０で肯定されるときはＳ２１８に進むと共に、Ｓ２２０で否定されるときは、Ｓ２１８の処理をスキップすることは第２実施例と同様である。

第３実施例にあっては上記の如く構成したので、第２実施例と同様、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができると共に、燃焼状態を検出することで、エンジン１０の燃焼室の燃焼状態が一旦悪化してノッキングや失火などが生じたときも、燃焼状態の悪化を早期に抑止することができる。

さらに、第１、第２実施例に比し、接続路４４と圧力調整バルブ４６を必要としないことから、構成が簡易となる利点を備える。尚、残余の構成および効果は第１、第２実施例と異ならない。

さらに、第３実施例においてＳ２１４とＳ２２０の処理を削除しても良い、即ち、燃焼状態の検出と異常燃焼が検知されたときの必要ＥＧＲ量の補正は、第３実施例において必須ではない。

図８は、この発明の第４実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図６と同様のフロー・チャートである。

従前の実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、Ｓ３００からＳ３１８まで従前の実施例と同様の処理を行った後、Ｓ３２０に進み，異常燃焼が検知されたか否か判断する。

Ｓ３２０で肯定されるときはＳ３２２に進み、検知された異常燃焼に応じてＥＧＲ専用通路４０の圧力の基準値を補正する。

図９はその処理を説明するグラフである。基準値を補正しない場合、破線で示す如く、要求負荷ＰＭＣＭＤに応じて基準値、換言すればＥＧＲ専用通路４０の圧力が上昇する。異常燃焼がノッキングであるとすると、高負荷側で基準値が高すぎたと判断できることから、第４実施例においては異常燃焼がノッキングであるときは、Ｓ３２２において基準値を補正、より具体的には高負荷側における基準値の増加量を減少させる（基準値の増加を鈍化させる）ようにした。この基準値と実圧力の差に応じてＥＧＲ専用通路４０の圧力が制御されることから、基準値を補正することは、換言すれば、ＥＧＲ専用通路４０の圧力を制御することに相当する。

第４実施例にあっては上記の如く構成したので、第２実施例と同様、所望の排ガス量を確実に導入することができ、燃焼状態の悪化を防止することができると共に、燃焼状態を検出することで、エンジン１０の燃焼室の燃焼状態が一旦悪化してノッキングが生じたときも、燃焼状態の悪化を早期に抑止することができる。

尚、第４実施例においてＳ３１８の処理は、圧力調整バルブ４６を駆動して行っても良く、あるいは可変動弁系６０を駆動して第２の排気バルブ４２の閉じタイミングを変更して行っても良い。

第１から第４実施例は上記の如く、少なくとも＃１，＃４気筒（第１、第２の気筒）を含む複数の気筒１２を備え、それぞれの気筒に排気管３６に連通する第１の通路（排気マニホルド３４）を開閉する第１の排気バルブ３２と、前記第１の通路（排気マニホルド）以外の第２の通路（ＥＧＲ専用通路４０）を開閉する第２の排気バルブ４２を設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備えるエンジン（圧縮着火内燃機関）１０の制御装置において、前記エンジン１０の運転状態に基づき、前記第２の通路（ＥＧＲ専用通路４０）を介して前記第１の気筒から第２の気筒に導入されるべき排ガス量（必要ＥＧＲ量）を算出する排ガス量算出手段（ＥＣＵ２６、Ｓ１８，Ｓ１０８，Ｓ２０８，Ｓ３０８）、前記算出された排ガス量に基づいて前記第２の通路の圧力の基準値を算出する基準値算出手段（ＥＣＵ２６、Ｓ２２，Ｓ１１２，Ｓ２１２，Ｓ３１２）、前記第２の通路（ＥＧＲ専用通路４０）の実圧力を検出する第２通路圧力検出手段（圧力センサ５４，ＥＣＵ２６，Ｓ２０，Ｓ１１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０）、前記検出された第２の通路の実圧力を前記算出された基準値と比較する比較手段（ＥＣＵ２６、Ｓ２４，Ｓ１１６，Ｓ２１６，Ｓ３１６）、および前記検出された実圧力と前記算出された基準値との差が所定値以上である場合、前記ＥＧＲ専用通路の圧力を制御する、より具体的には前記ＥＧＲ専用通路の圧力を制御して前記算出された排ガス量を補正する圧力制御手段（ＥＣＵ２６、Ｓ２６，Ｓ１１８，Ｓ２１８，Ｓ３１８）を備える如く構成した。

さらに、前記内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段（筒内圧センサ５６，ＥＣＵ２６、Ｓ１１４，Ｓ２１４，Ｓ３１４）を備えると共に、前記圧力制御手段は、前記検出された燃焼状態に基づいて前記ＥＧＲ専用通路の圧力を制御する（ＥＣＵ２６、Ｓ１１８，Ｓ２１８，Ｓ３２２）如く構成した。

さらに、前記第１の通路と第２の通路を接続する第３の通路（接続路４４）、および前記第３の通路を開閉する第３のバルブ（圧力調整バルブ４６）を備えると共に、前記圧力制御手段は、前記第３のバルブを駆動して前記ＥＧＲ専用通路の圧力を制御する（ＥＣＵ２６、Ｓ２６，Ｓ１１８，Ｓ３１８）如く構成した。

さらに、前記圧力制御手段は、前記第２の排気バルブ４２の開度特性を調整して前記第２の通路（ＥＧＲ専用通路４０）の圧力を制御する（ＥＣＵ２６、Ｓ２１８，Ｓ３１８）如く構成した。

さらに、前記圧力制御手段は、前記基準値を補正して前記ＥＧＲ専用通路の圧力を制御する（ＥＣＵ２６、Ｓ３２２）如く構成した。

尚、上記において、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）は、４個の気筒を備えたエンジン１０の場合である。気筒の個数が異なる場合、第１の気筒が第２の気筒のみ対応するものでなく、ＥＧＲ専用通路（第２の通路）４０が第１の気筒と前記第２の気筒のみを接続する通路であるとは限らない。例えば、８気筒のエンジンにあっては、第１の気筒が１個の気筒からなると共に、第２の気筒が２個の気筒からなる。即ち、第１の気筒と第２の気筒の関係は、そのエンジンにおける気筒の個数と点火順序に依存すると共に、エンジンの形状（直列形、Ｖ形、星形、水平対向形など）にも依存する。

また、上記において、図４に示す吸気バルブ１６と第１、第２の排気バルブ３２，４２の閉度特性は例示であり、これに限定されるものではない。即ち、図４に示す例においてバルブリフトとバルブタイミングとを共に変更しても良い。

また、上記において、筒内噴射エンジンを例にとってこの発明の実施例を説明したが、この発明はポート噴射エンジンであっても妥当する。

この発明の第１実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。図２の運転領域判断に使用されるマップの特性を示す説明グラフである。図１に示す内燃機関の内の＃１気筒と＃４気筒について算出された吸気バルブ（図で「ＩＮ」と示す）と第２の排気バルブ（図で「Ｅｘ−２」と示す）の開角の一例を、クランク角度に対するバルブリフトとして示すタイム・チャートである。第２の通路（ＥＧＲ専用通路）の圧力（内圧）に対するＥＧＲ導入量の関係を示す説明グラフである。この発明の第２実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図２フロー・チャートと同様のフロー・チャートである。この発明の第３実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図６フロー・チャートと同様のフロー・チャートである。この発明の第４実施例に係る圧縮着火内燃機関の制御装置の動作を示す、図６フロー・チャートと同様のフロー・チャートである。図８の基準値の補正を説明するグラフである。

符号の説明

１０エンジン（圧縮着火内燃機関）、１２気筒、１６吸気バルブ、２２燃料噴射弁、２６ＥＣＵ（電子制御ユニット）、３２第１の排気バルブ、３４排気マニホルド（第１の通路)、４０ＥＧＲ専用通路（第２の通路）、４２第２の排気バルブ、４４接続路（第３の通路）、４６圧力調整バルブ（第３のバルブ）、５０クランク角センサ、５２アクセル開度センサ、５４圧力センサ、５６筒内圧センサ、６０可変動弁系

Claims

少なくとも第１、第２の気筒を含む複数の気筒を備え、それぞれの気筒に排気管に連通する第１の通路を開閉する第１の排気バルブと、前記第１の通路以外の第２の通路を開閉する第２の排気バルブを設けると共に、前記複数の気筒の中の第１の気筒において膨張行程から排気行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させる一方、前記第２の気筒において吸気行程から圧縮行程にかけて前記第２の排気バルブを開弁させ、よって前記第１の気筒で生じた排ガスを前記第２の気筒に導入する排ガス導入手段を備える圧縮着火内燃機関の制御装置において、
ａ．前記内燃機関の運転状態に基づき、前記第２の通路を介して前記第１の気筒から第２の気筒に導入されるべき排ガス量を算出する排ガス量算出手段、
ｂ．前記算出された排ガス量に基づいて前記第２の通路の圧力の基準値を算出する基準値算出手段、
ｃ．前記第２の通路の実圧力を検出する第２通路圧力検出手段、
ｄ．前記検出された第２の通路の実圧力を前記算出された基準値と比較する比較手段、
および
ｅ．前記検出された実圧力と前記算出された基準値の差が所定値以上の場合、前記第２の通路の圧力を制御する圧力制御手段、
を備えたことを特徴とする圧縮着火内燃機関の制御装置。
ｆ．前記内燃機関の燃焼室内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段、
を備えると共に、前記圧力制御手段は、前記検出された燃焼状態に基づいて前記第２の通路の圧力を制御することを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
ｇ．前記第１の通路と第２の通路を接続する第３の通路、
および
ｈ．前記第３の通路を開閉する第３のバルブ、
を備えると共に、前記圧力制御手段は、前記第３のバルブを駆動して前記第２の通路の圧力を制御することを特徴とする請求項１または２記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
前記圧力制御手段は、前記第２の排気バルブの開度特性を調整して前記第２の通路の圧力を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。
前記圧力制御手段は、前記基準値を補正して前記第２の通路の圧力を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の制御装置。