JP4548451B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

内燃機関の燃焼状態が切り替えられる近傍の所定期間において、外部ＥＧＲ装置を介して気筒内へ供給される外部ＥＧＲガス量を切り替え後の燃焼状態に応じた所定ＥＧＲガス量とすべく外部ＥＧＲ装置での外部ＥＧＲガス量を調整すると共に、外部ＥＧＲガス量が所定期間において気筒内に供給されるべきＥＧＲガス量に不足するとき、吸排気弁の開閉時期を調整することで燃焼ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして気筒内に供給し不足量を補う技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１４６９６０号公報 ＷＯ２００２／０９０７４６号パンフレット

ところで、内部ＥＧＲガス量を大きく調整するために吸排気弁の開閉時期を大きく変更する場合には、気筒内の温度が大きくずれてしまい、内燃機関から排出される未燃ＨＣが過度に増加したり、スモークが発生したりして、排気エミッションの悪化を招いてしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものでその目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、外部ＥＧＲガス量及び内部ＥＧＲガス量を併用して調整する場合にあっても、内部ＥＧＲガス量の調整を所定範囲内に収め、排気エミッションの悪化を抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とに接続され、前記排気通路を流通する排気の一部を外部ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ還流させる外部ＥＧＲ通路と、
前記外部ＥＧＲ通路を流通する外部ＥＧＲガス量を調整する外部ＥＧＲ調整手段と、
前記内燃機関で生じた燃焼ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして前記内燃機関の気筒内に残留させる又は前記排気通路から前記気筒内へ逆流させる際の内部ＥＧＲガス量を調整する内部ＥＧＲ調整手段と、
前記内燃機関に供給される吸気における、前記外部ＥＧＲガス及び前記内部ＥＧＲガスからなるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を、目標値に追従させるようフィードバック制御するために、第１に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まるように、前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行い、第２に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内となる範囲で、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うＥＧＲ制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

内燃機関から大気中に排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減するために、内燃機関に供給される吸気にＥＧＲガスを混入する。吸気に混入したＥＧＲガスによって燃焼室における混合気の燃焼温度を下げることによって、ＮＯｘの生成を低減するものである。

ここで、このＥＧＲガスを吸気に混入する方法として、内燃機関外の外部ＥＧＲ通路を用いて外部ＥＧＲガスを排気通路から吸気通路へ還流させる方法と、吸排気弁の開閉時期
を変更して内部ＥＧＲガスを内燃機関の気筒内に滞留させる又は排気通路から気筒内へ逆流させる方法と、がある。そして、これら外部ＥＧＲガス及び内部ＥＧＲガスを併用して調整し、ＥＧＲ率を目標値へ追従するようフィードバック制御する。

ところで、内部ＥＧＲガス量を大きく調整するために吸排気弁の開閉時期を大きく変更する場合には、気筒内の温度が大きくずれてしまい、内燃機関から排出される未燃ＨＣが過度に増加したり、スモークが発生したりして、排気エミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本発明では、第１に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まるように、前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行い、第２に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内となる範囲で、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うようにした。

なお、内部ＥＧＲガス量の調整を収める所定範囲とは、それを超えてしまうと、吸排気弁の開閉時期を大きく変更することになり、気筒内の温度が大きくずれてしまい、内燃機関から排出される未燃ＨＣが過度に増加したり、スモークが発生したりして、排気エミッションの悪化を招いてしまうことになる範囲である。

本発明によると、まずは外部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率が大まかに目標値に近づき、最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。また、内部ＥＧＲガスは内燃機関外の還流通路を通らず還流経路が比較的短く、内部ＥＧＲガスの還流遅れが少ないので、目標値の変化に遅れることなく対応してＥＧＲ率を変化させることができる。

ここで、外部ＥＧＲガス量は、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まるように、調整される。したがって、内部ＥＧＲガス量の調整は、所定範囲を超えて行われない。このため、内部ＥＧＲガス量を大きく調整するために吸排気弁の開閉時期を大きく変更することがなく、気筒内の温度が大きくずれてしまうことがなく、内燃機関から排出される未燃ＨＣが過度に増加することを抑制でき、またスモークが発生することを抑制でき、排気エミッションの悪化を抑制できる。

前記ＥＧＲ制御手段は、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うと、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合には、前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行い、その後、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うとよい。

ＥＧＲ率のばらつき分を全て内部ＥＧＲガス量の調整でまかなおうとすると、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合が生じる。その場合、そのまま内部ＥＧＲガス量の調整でまかなうと、上記課題の排気エミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本発明では、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合には、前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行い、その後、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うようにした。

本発明によると、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合には、再度、外部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率が大まかに目標値に近づき、最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック制御を行う前に、前記内部ＥＧＲ調整手段
によって予め所定量の内部ＥＧＲガス量を確保しておくとよい。

なお、確保される内部ＥＧＲガス量の所定量とは、ＥＧＲ率のフィードバック制御を行う時に、所定範囲内に収めて内部ＥＧＲガス量の調整を行った場合に、内部ＥＧＲガス量を最大限減量しても、内部ＥＧＲガス量が不足しない量である。

ＥＧＲ率のフィードバック制御を行う際には、ＥＧＲガス量が多すぎる際にＥＧＲガスを減量する場合も存在する。その場合に、内部ＥＧＲガス量を減量する調整を行うためには、元々内部ＥＧＲガスが存在している必要がある。

そこで、本発明では、前記フィードバック制御を行う前に、前記内部ＥＧＲ調整手段によって予め所定量の内部ＥＧＲガス量を確保しておくようにした。

本発明によると、内部ＥＧＲガス量を減量する調整を行う必要がある場合には、所定量の内部ＥＧＲガス量を減量することができる。したがって、全領域において最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

前記ＥＧＲ制御手段は、前記内燃機関の運転状態が低負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲を増加させ、前記内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲を減少させるとよい。

内燃機関の運転状態が低負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量を少なくしすぎると、気筒内の温度が下がりすぎ、未燃ＨＣを排出してしまう。また、内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量を多くしすぎると、スモークを発生させてしまう。しかし、内燃機関の運転状態が低負荷の場合に内部ＥＧＲガス量を多くしたり、内燃機関の運転状態が高負荷の場合に内部ＥＧＲガス量を少なくしたりしても、排気エミッションの悪化の影響はすくない。

そこで、本発明では、内燃機関の運転状態が低負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲を増加させ、内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲を減少させるようにした。

本発明によると、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、ＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

前記ＥＧＲ制御手段は、前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うに際し、内部ＥＧＲガス量を増量する場合には、前記気筒内への燃料噴射タイミングを遅角し、内部ＥＧＲガス量を減量する場合には、前記気筒内への燃料噴射タイミングを進角するとよい。

内部ＥＧＲガス量を増量すると気筒内の温度が高くなるため、排出されるスモークが増加する。一方、内部ＥＧＲガス量を減量すると気筒内の温度が低くなるため、排出される未燃ＨＣが増加する。

これに対し、本発明では、内部ＥＧＲガス量を増量する場合には、気筒内への燃料噴射タイミングを遅角し、スモークの増加を抑制する。また、内部ＥＧＲガス量を減量する場合には、気筒内への燃料噴射タイミングを進角し、未燃ＨＣの増加を抑制する。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、外部ＥＧＲガス量及び内部ＥＧＲ
ガス量を併用して調整する場合にあっても、内部ＥＧＲガス量の調整を所定範囲内に収め、排気エミッションの悪化を抑制することができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１の各気筒２内にはピストン３が摺動自在に配置されている。気筒２内上部の燃焼室には、内燃機関１に吸気を供給する吸気通路４へつながる吸気ポート５と、内燃機関１からの排気を排出する排気通路６へつながる排気ポート７と、が接続されている。

吸気ポート５及び排気ポート７の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁８及び排気弁９によって開閉される。吸気弁８には、該吸気弁８のバルブタイミングを制御する吸気側ＶＶＴ１０が設けられている。排気弁９には、該排気弁９のバルブタイミングを制御する排気側ＶＶＴ１１が設けられている。

吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角させる。この結果、内燃機関１の燃焼室において燃焼した燃焼ガスの一部が気筒２内に残留し、或いは一旦排気通路６に排出された燃焼ガスの一部が再び気筒２内へ逆流する。これにより、燃焼ガスが気筒２内に供給される。本実施例では、このように気筒２内に供給される燃焼ガスを内部ＥＧＲガスと称している。

そして、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角又は進角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角又は進角させて、内部ＥＧＲガスの量を調節する。ここで、吸気弁８の開弁時期を遅角又は進角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角又は進角させる吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１が、本発明の内部ＥＧＲ調整手段に相当する。また、内部ＥＧＲ調整手段は、例えば、少なくとも排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、排気弁９の閉弁時期を制御し、内部ＥＧＲガスを供給できるもの等、内部ＥＧＲガス量を調整できればよい。

気筒２内上面部には燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１２が設けられている。

一方、内燃機関１には、排気通路６内を流通する排気の一部を吸気通路４へ還流させる外部ＥＧＲ装置２０が備えられている。この外部ＥＧＲ装置２０は、外部ＥＧＲ通路２１、及び外部ＥＧＲ弁２２を備えて構成されている。

外部ＥＧＲ通路２１は、排気通路６と吸気通路４とを接続している。この外部ＥＧＲ通路２１を通って、排気が内燃機関１へ送り込まれる。そして、本実施例では、外部ＥＧＲ通路２１を流通して還流される排気を外部ＥＧＲガスと称している。

また、外部ＥＧＲ弁２２は、外部ＥＧＲ通路２１に配置され、外部ＥＧＲ通路２１の通路断面積を調整することにより、該外部ＥＧＲ通路２１を流れる外部ＥＧＲガスの量を調節する。ここで、外部ＥＧＲ弁２２が、本発明の外部ＥＧＲ調整手段に相当する。なお、外部ＥＧＲ調整手段としては、外部ＥＧＲガスの量を調節することができれば他のものでもよく、例えば吸気通路４に配置される吸気絞り弁などでもよい。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１３が併設されている。このＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１３には、各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１３に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１３には、外部ＥＧＲ弁２２のアクチュエータ、吸気側ＶＶＴ１０、排気側ＶＶＴ１１、及び燃料噴射弁１２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１３によりこれらの機器が制御される。

そして、内燃機関１から大気中に排出されるＮＯｘの量を低減するために、内燃機関１に供給される吸気にＥＧＲガスを混入する。吸気に混入したＥＧＲガスによって燃焼室における混合気の燃焼温度を下げることによって、ＮＯｘの生成を低減するものである。

ここで、この吸気に混入するＥＧＲガスは、内部ＥＧＲガスと外部ＥＧＲガスとからなり、これら外部ＥＧＲガス及び内部ＥＧＲガスを併用して調整し、ＥＧＲ率を目標値へ追従するようフィードバック制御する。

ところで、内部ＥＧＲガス量を大きく調整するために吸気弁８の開弁時期及び排気弁９の閉弁時期を大きく遅角又は進角させて変更する場合には、気筒２内の温度が大きくずれてしまい、内燃機関１から排出される未燃ＨＣが過度に増加したり、スモークが発生したりして、排気エミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本実施例では、吸気における外部ＥＧＲガス及び内部ＥＧＲガスからなるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を、目標値に追従させるようフィードバック制御するために、第１に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まるように、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上であると、外部ＥＧＲ弁２２によって外部ＥＧＲガス量の調整を大まかに行い、第２に、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内となる、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値より小さいと、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角又は進角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角又は進角させて、内部ＥＧＲガス量の調整を緻密に行うようにした。

ここで、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比する所定値は、内部ＥＧＲガス量の調整を収める所定範囲を示す値であり、所定値以上である場合にその要求ＥＧＲガス量を内部ＥＧＲガスの調整だけで行うと、吸気弁８の開弁時期及び排気弁９の閉弁時期を大きく遅角又は進角させて変更することになり、気筒２内の温度が大きくずれてしまい、内燃機関１から排出される未燃ＨＣが過度に増加したり、スモークが発生したりして、排気エミッションの悪化を招いてしまうことになる値である。

これによると、まずは外部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率が大まかに目標値に近づき、最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。また、内部ＥＧＲガスは内燃機関１外の還流通路を通らず還流経路が比較的短く、内部ＥＧＲガスの還流遅れが少ないので、目標値の変化に遅れることなく対応してＥＧＲ率を変化させることができる。

ここで、外部ＥＧＲガス量は、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まるように、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上であると、調整される。したがって、内部ＥＧＲガス量の調整は、所定範囲を超えて行われない
。このため、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上の場合のときに、内部ＥＧＲガス量を大きく調整するために吸気弁８の開弁時期及び排気弁９の閉弁時期を大きく遅角又は進角させて変更することがなく、気筒２内の温度が大きくずれてしまうことがなく、内燃機関１から排出される未燃ＨＣが過度に増加することを抑制でき、またスモークが発生することを抑制でき、排気エミッションの悪化を抑制できる。

ここで、ＥＧＲ率のばらつき分を全て内部ＥＧＲガス量の調整でまかなおうとすると、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上となり、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合が生じる。その場合、そのまま内部ＥＧＲガス量の調整でまかなうと、排気エミッションの悪化を招いてしまう。

そこで、本実施例では、内部ＥＧＲガスの調整を行うと、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上となり、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合には、外部ＥＧＲ弁２２によって外部ＥＧＲガス量の調整を大まかに行い、その後、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角又は進角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角又は進角させて、内部ＥＧＲガス量の調整を緻密に行うようにした。

本実施例によると、内部ＥＧＲガスの調整を行うと、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上となり、内部ＥＧＲガス量の調整が所定範囲内に収まらない場合には、再度、外部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率が大まかに目標値に近づき、最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

ここで、上記フィードバック制御を行う前に、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角させ、予め所定量の内部ＥＧＲガス量を確保しておくようにしている。

なお、確保される内部ＥＧＲガス量の所定量とは、ＥＧＲ率のフィードバック制御時に、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値よりも小さく、所定範囲内に収めて内部ＥＧＲガス量の調整を行った場合に、内部ＥＧＲガス量を最大限減量しても、内部ＥＧＲガス量が不足しない量である。

ＥＧＲ率のフィードバック制御を行う際には、ＥＧＲガス量が多すぎる際にＥＧＲガスを減量する場合も存在する。その場合に、内部ＥＧＲガス量を減量する調整を行うためには、元々内部ＥＧＲガスが存在している必要がある。

そこで、上記のように、ＥＧＲ率のフィードバック制御を行う前に、予め所定量の内部ＥＧＲガス量を確保する。これによると、内部ＥＧＲガス量を減量する調整を行う必要がある場合には、所定量の内部ＥＧＲガス量を減量することができる。したがって、全領域において最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

ここで、内燃機関１の運転状態が低負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量を少なくしすぎると、気筒内の温度が下がりすぎ、未燃ＨＣを排出してしまう。また、内燃機関１の運転状態が高負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量を多くしすぎると、スモークを発生させてしまう。しかし、内燃機関１の運転状態が低負荷の場合に内部ＥＧＲガス量を多くしたり、内燃機関１の運転状態が高負荷の場合に内部ＥＧＲガス量を少なくしたりしても、排気エミッションの悪化の影響はすくない。

そこで、本実施例では、内燃機関１の運転状態が低負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲、すなわち、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を増加させ、内部ＥＧＲガス量を多くするようにした。また、内燃機関１の運転状態が高負荷の場合には、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲、すなわち、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を減少させ、内部ＥＧＲガス量を少なくするようにした。これによると、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、ＥＧＲ率を精度良く目標値に追従させることができる。

また、内部ＥＧＲガス量を増量すると気筒２内の温度が高くなるため、排出されるスモークが増加する。一方、内部ＥＧＲガス量を減量すると気筒２内の温度が低くなるため、排出される未燃ＨＣが増加する。

これに対し、本実施例では、上記ＥＧＲ率のフィードバック制御中に、内部ＥＧＲガス量を増量する場合には、燃料噴射弁１２による気筒２内への燃料噴射タイミングを遅角し、スモークの増加を抑制する。また、上記ＥＧＲ率のフィードバック制御中に、内部ＥＧＲガス量を減量する場合には、燃料噴射弁１２による気筒２内への燃料噴射タイミングを進角し、未燃ＨＣの増加を抑制する。

次に、本実施例によるＥＧＲ率のフィードバック制御ルーチンについて説明する。図２は、本実施例によるＥＧＲ率のフィードバック制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１３が、本発明のＥＧＲ制御手段に相当する。

なお、本ルーチンを実行するにあたり、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角させ、予め所定量の内部ＥＧＲガス量が確保されている。また、外部ＥＧＲガスも外部ＥＧＲ通路２１を流通している。このため、本ルーチンの実行時には、内部ＥＧＲガス及び外部ＥＧＲガスの両方が予め供給されている状態である。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１３は、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上となるか否かを判別する。

なお、本ステップＳ１０１において、内燃機関１の運転状態に鑑み、内燃機関１の運転状態が低負荷の場合には、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を増加させ、内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を減少させている。

ステップＳ１０１において、ＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上と判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。また、ＥＧＲ率の差の絶対値が所定値よりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１３は、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差が正となるか否かを判別する。

ステップＳ１０２において、ＥＧＲ率の差が正（差＞０）と判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。また、ＥＧＲ率の差が負（差＜０）と判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１３は、外部ＥＧＲ弁開度を減少させる。これにより、外部ＥＧＲガス量を大まかに減少させて実際のＥＧＲ率を減少させ、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づける。本ステップの処理後、ステップＳ１０１へ移行する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１３は、外部ＥＧＲ弁開度を増加させる。これにより、外部ＥＧＲガス量を大まかに増加させて実際のＥＧＲ率を増加させ、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づける。本ステップの処理後、ステップＳ１０１へ移行する。

一方、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１３は、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差が正となるか否かを判別する。

ステップＳ１０５において、ＥＧＲ率の差が正（差＞０）と判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。また、ＥＧＲ率の差が負（差＜０）と判定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１３は、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を進角させると共に排気弁９の閉弁時期を進角させる。これにより、内部ＥＧＲガス量を緻密に減少させて実際のＥＧＲ率を減少させ、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づける。本ステップの処理後、ステップＳ１０７へ移行する。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１３は、燃料噴射弁１２による気筒２内への燃料噴射タイミングを進角させる。これにより、内燃機関１から排出される未燃ＨＣの増加を抑制する。本ステップの処理後、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１３は、吸気側ＶＶＴ１０及び排気側ＶＶＴ１１に指令を出し、吸気弁８の開弁時期を遅角させると共に排気弁９の閉弁時期を遅角させる。これにより、内部ＥＧＲガス量を緻密に増加させて実際のＥＧＲ率を増加させ、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づける。本ステップの処理後、ステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１３は、燃料噴射弁１２による気筒２内への燃料噴射タイミングを遅角させる。これにより、内燃機関１から排出されるスモークの増加を抑制する。本ステップの処理後、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１３は、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差の絶対値が所定値より小さくなるか否かを判別する。

なお、本ステップＳ１１０において、ステップＳ１０１と同様に、内燃機関１の運転状態に鑑み、内燃機関１の運転状態が低負荷の場合には、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を増加させ、内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値と対比させる所定値を減少させている。

ステップＳ１１０において、ＥＧＲ率の差の絶対値が所定値より小さいと判定された場合には、ステップＳ１１１へ移行する。また、ＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上と判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

上記のように、内部ＥＧＲガス量の調整が終了してもＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上の場合に、再度、ステップＳ１０２へ戻り外部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を大まかに目標値に近づかせ、最終的に内部ＥＧＲガス量の調整でＥＧＲ率を精度良く目標値に追
従させる。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１３は、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差の絶対値が第２所定値以内となるか否かを判別する。

ここでの第２所定値は、前記所定値よりも小さく０に近いことが好ましいが、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従していると判断できる量であれば０でなくてもよい。

ステップＳ１１１において、ＥＧＲ率の差の絶対値が第２所定値より大きいと判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。また、ＥＧＲ率の差の絶対値が第２所定値以内と判定された場合には、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従したとして本ルーチンを終了する。

以上説明したルーチンを実行することにより、外部ＥＧＲガスを大まかに調整すると共に内部ＥＧＲガスを緻密に調整して、ＥＧＲ率のフィードバック制御ができる。

なお、本実施例では、上記ルーチンにおけるステップＳ１０１やＳ１１０において、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引き、このＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上となるか否かの判別で、内部ＥＧＲガス量の調整を行う所定範囲を定めていたが、これに限られず、例えば、実際の吸気弁８の開弁時期及び排気弁９の閉弁時期を遅角又は進角させて変更する量によって判別するなど種々の判別を用いることができる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１に係るＥＧＲ率のフィードバック制御ルーチンを示したフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ ピストン
４ 吸気通路
５ 吸気ポート
６ 排気通路
７ 排気ポート
８ 吸気弁
９ 排気弁
１０ 吸気側ＶＶＴ
１１ 排気側ＶＶＴ
１２ 燃料噴射弁
１３ ＥＣＵ
２０ 外部ＥＧＲ装置
２１ 外部ＥＧＲ通路
２２ 外部ＥＧＲ弁

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とに接続され、前記排気通路を流通する排気の一部を外部ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ還流させる外部ＥＧＲ通路と、
   前記外部ＥＧＲ通路を流通する外部ＥＧＲガス量を調整する外部ＥＧＲ調整手段と、
   前記内燃機関で生じた燃焼ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして前記内燃機関の気筒内に残留させる又は前記排気通路から前記気筒内へ逆流させる際の内部ＥＧＲガス量を調整する内部ＥＧＲ調整手段と、
   前記内燃機関に供給される吸気における、前記外部ＥＧＲガス及び前記内部ＥＧＲガスからなるＥＧＲガスの割合を示す実際のＥＧＲ率を、目標ＥＧＲ率に追従させるようフィードバック制御するために、第１に、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値以上であると、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけるよう前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行い、第２に、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が所定値より小さいと、実際のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近づけるよう前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うＥＧＲ制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 前記所定値は、前記内燃機関の運転状態に鑑み変化するものであり、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記第２の前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行った後、実際のＥＧＲ率から目標ＥＧＲ率を差し引いたＥＧＲ率の差の絶対値が前記内燃機関の運転状態に鑑み変化した前記所定値以上であると、前記第１の前記外部ＥＧＲ調整手段によって外部ＥＧＲガス量の調整を行うことに戻ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
3. 前記ＥＧＲ制御手段は、前記フィードバック制御を行う前に、前記内部ＥＧＲ調整手段によって予め所定量の内部ＥＧＲガス量を確保しておくことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。
4. 前記ＥＧＲ制御手段は、
   前記内燃機関の運転状態が低負荷の場合には、前記所定値を増加させ、
   前記内燃機関の運転状態が高負荷の場合には、前記所定値を減少させる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。
5. 前記ＥＧＲ制御手段は、
   前記第２の前記内部ＥＧＲ調整手段によって内部ＥＧＲガス量の調整を行うに際し、
   内部ＥＧＲガス量を増量する場合には、前記気筒内への燃料噴射タイミングを遅角し、
   内部ＥＧＲガス量を減量する場合には、前記気筒内への燃料噴射タイミングを進角する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。

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