JP4598289B2

JP4598289B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4598289B2
Application number: JP2001083945A
Authority: JP
Inventors: 幸生宮下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002276397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに用いられる内燃機関の制御装置に係り、特に、排気還流（Exhaust Gas Recirculation、以下「ＥＧＲ」という）および可変バルブタイミング機構（Variable Timing Control、以下「ＶＴＣ」という）に関する制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＮＯｘの低減やポンピングロスの減少による燃料効率の増大の観点から、排気ガスの一部を吸気系に還流するいわゆる内燃機関のＥＧＲ装置がある。このＥＧＲ装置としては、たとえば特開平１１−１２５１２６号公報に開示されたものがある。
【０００３】
従来のＥＧＲ装置は、吸気通路と排気通路とを互いに連通するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路を開閉する弁（以下、「ＥＧＲ弁」という）とから構成されていて、ＥＧＲ弁は、ＥＧＲ通路の上流端と排気通路との連通点に配置されている。ＥＧＲ弁は、ＥＧＲ通路を全開から全閉の間で開閉し、排気通路から吸気通路への排気ガスの還流量を制御する弁であり、エンジン負荷、エンジン回転数、冷却水温などに基づいて開閉ないしは開度調節され、エンジンの燃焼室に運転状態に対応した流量の排気ガスを還流するというものである。
【０００４】
ＥＧＲ通路によって排気ガスの一部をエンジンの燃焼室に還流することにより、燃料室での混合気の燃焼速度および燃焼熱の急激な上昇が抑制される。その結果ＮＯｘが低減されるという効果を奏するものである。また、ポンピングロスが減少するため、燃料効率の増大に寄与することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のＥＧＲ装置で還流できる最大の量は、ＥＧＲ弁が全開となったときの量である。このため、エンジンの燃焼室の運転状態に対応する排気ガスの還流要求量が最大値を超える場合には、還流要求量どおりに排気ガスを還流できないという問題があった。
【０００６】
一方、排気ガスを還流させるためには、いわゆる内部ＥＧＲを利用することもある。この内部ＥＧＲは、ＶＴＣを利用してエンジンにおける吸気弁と排気弁が同時に開くことにより排気ガスの一部がエンジンの燃焼室に還流するものである。
【０００７】
ところが、エンジンの吸気弁と排気弁の開閉タイミングを決めるＶＴＣでは、エンジンの出力特性をトルクベストとなるように制御することが望まれる。したがって、排気ガスの還流量を制御するためにＶＴＣの制御量を多くするのは好ましいことではないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、排気ガスの還流要求量が大きくなった場合でも、その要求量に対応する排気ガスを還流できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、内燃機関における排気系と吸気系を連通するＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ制御弁を制御するＥＧＲ制御部と、前記内燃機関における吸気弁と排気弁との開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御部を備え、還流排気ガス要求量に応じて、前記ＥＧＲ制御部および前記バルブタイミング制御部によって、前記ＥＧＲ制御弁および前記可変バルブタイミング機構をそれぞれ制御し、前記ＥＧＲ制御部によって制御する前記ＥＧＲ制御弁により制御される排気ガスの還流量を、前記バルブタイミング制御部によって制御する前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量よりも優先して前記還流要求量に充てることにより、前記ＥＧＲ制御弁により制御される排気ガスの還流量が前記還流要求量に対して足りない分を、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量で対応するように、前記ＥＧＲ制御部による前記ＥＧＲ制御弁の制御を、前記バルブタイミング制御部による前記可変バルブタイミング機構の制御よりも優先させることを特徴とする内燃機関の制御装置である。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば排気ガスの還流要求量に応じてＥＧＲ制御弁の制御を行うとともに、可変バルブタイミング機構によるバルブタイミング制御も行っている。このため、ＥＧＲ制御弁が最高開度となって還流排気ガス要求量に到達しない場合であっても、バルブタイミング制御による内部ＥＧＲ量を増加させることによって、さらに多くの排気ガスの還流要求量に応えることができる。
【００１２】
また、ＥＧＲ制御部によるＥＧＲ制御弁の制御をバルブタイミング制御部による可変バルブタイミング機構の制御よりも優先させて行っている。このため、排気ガスの還流量を制御するためにバルブタイミング制御の制御量が大きくなりすぎることを抑制し、もってエンジンの出力特性に与える影響を低減することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記ＥＧＲ制御部によって制御する前記ＥＧＲ制御弁の開度が最高開度となった後に、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量を制御するように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置である。
【００１４】
前記のように排気ガスの還流量を制御するために、可変バルブタイミング機構を制御するのは望ましいことではない。そこで、請求項２に係る発明では、ＥＧＲ制御弁が最高開度になるまでは、ＥＧＲ制御部で排気ガスの還流量を制御して、還流要求量に応えるようにし、ＥＧＲ制御弁が最高開度となってＥＧＲ制御部での制御の許容範囲を超えた場合に、可変バルブタイミング機構による排気ガスの還流量の制御を行う。このため、排気ガスの還流量を達成するためのバルブタイミングの制御を極力行わないようにすることができるので、バルブタイミングの制御ではたとえばトルクベストとなるような制御を行うことができる。
請求項３に係る発明は、前記ＥＧＲ制御弁の開度が前記最高開度となった後に、前記還流要求量が満たされる前に前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量の増加を制限するように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記還流要求量が、前記ＥＧＲ制御弁の不感帯領域にあるときには、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量で前記還流要求量が満たされるように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置である。
【００１６】
ＥＧＲの制御で用いられているＥＧＲ制御弁は、閉じた状態から開く際に、いわゆる不感帯領域では極めて微小な開度とすることができず、開く量がある程度の大きさをもっていなければならない。このため、排気ガスの還流要求量が微小である場合には、ＥＧＲの制御では対応できないものであった。これに対して、バルブタイミング制御部による制御は、極めて微小な量であっても行うことができる。そこで、請求項３に係る発明では、排気ガスの還流要求量が少なく、ＥＧＲ制御弁の不感帯領域では、バルブタイミングによる制御を行い、内部ＥＧＲによる排気ガスの還流で還流要求量を満たすこととしている。したがって、還流要求量が微小である場合でも、この還流要求量に見合った量の排気ガスをエンジンの燃焼室に還流することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関制御装置を備える４サイクルエンジンのシステムを示す構成図、図２はその駆動系および動弁系の構造を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すエンジン１は、図２に示すように、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３を備えている。また、エンジン１には、図１に示すように、吸気通路４（吸気ポートを含む）および排気通路５（排気ポートを含む）が連通している。吸気通路４には開閉自在に吸気弁６（図２）が取り付けられており、排気通路５には開閉自在に排気弁７（図２）が取り付けられている。吸気通路４と排気通路５とは排気還流のための排気還流路８によって互いに連通されており、排気還流路８に排気還流量を調節するための本発明のＥＧＲ制御弁であるＥＧＲ弁９が配置されて、排気還流機構１０が形成されている。
【００１９】
排気還流機構１０の排気還流路８は、一端８ａが排気通路５に設けられた三元触媒１１の上流側に連通し、他端８ｂが吸気通路４のスロットル弁１２の下流側に連通している。排気還流路８の途中には排気還流量を制御するＥＧＲ弁９および容積室８ｃが介設されている。このＥＧＲ弁９はソレノイド９ａを有する電磁弁であり、ソレノイド９ａはＥＣＵ１３に接続され、その弁開度がＥＣＵ１３からの制御信号によってリニアに変化させることができるように構成されている。ＥＧＲ弁９には、その弁開度を検出するリフトセンサ１４が設けられており、その検出信号はＥＣＵ１３に供給される。
【００２０】
ＥＣＵ１３は、図示しないスロットル開度センサなどの各種センサからのエンジンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別する。この運転状態に基づいて、吸気圧センサ１５で検出される吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数センサ１６で検出されるエンジン回転数ＮＥとに応じて設定されるＥＧＲ弁９の弁開度指令値とリフトセンサ(ＥＧＲ弁開度センサ)１４によって検出されたＥＧＲ弁９の実弁開度値との偏差を零にするようにソレノイド９ａに制御信号を供給する。
【００２１】
また、図２に詳細に示されるように、シリンダヘッド３には吸気カムシャフト１７および排気カムシャフト１８が回動自在に軸支されている。両カムシャフト１７，１８の従動スプロケット１９，２０とクランクシャフト２１の駆動スプロケット２２は、エンドレスのタイミングチェーン２３により連結されている。そして、クランクシャフト２１の２回転あたり両カムシャフト１７，１８が１回転の割合で回転駆動される。
【００２２】
吸気カムシャフト１７には吸気弁６，６を開閉するための吸気カム２４が一体的に形成されており、排気カムシャフト１８には排気弁７，７を開閉するための排気カム２５が一体的に形成されている。また、従動スプロケット１９に対して吸気カムシャフト１７を相対的に回動させ、クランクシャフト２１に対する吸気カム２４の位相角の変更を可能とするために、吸気カムシャフト１７の一端部にＶＴＣ２７が取り付けられる。
【００２３】
図３はＶＴＣ２７の内部を示し、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面を示す。図３および図４に示すように、ハウジング２７ａ内には、吸気カムシャフト１７の位相角を調節するためのベーン(回転子)２９が収容されている。ハウジング２７ａはボルトＢ１により従動スプロケット１９に固定され、ベーン２９はボルトＢ２により吸気カムシャフト１７の一端部に固定されている。
【００２４】
図４に示すように、ベーン２９のボス部２９ａには外周面から外側に突出させて複数のベーン部２９ｂが形成される。ハウジング２７ａの内周壁２７ｂにはハウジング２７ａ内を周方向に区分して複数の油圧室を形成するための区画壁２７ｃが形成されていて、吸気カムシャフト１７およびベーン２９のボス部２９ａにはベーン部２９ｂを介してベーン２９を進角方向と遅角方向とに切り換えて回動させるための２つの油路が形成される。
【００２５】
一方の油路はベーン２９を進角側に回動させる進角用油路２９ｃとして、他方の油路はベーンを遅角方向に回動させる遅角用油路２９ｄとしてそれぞれ後に説明する油圧制御弁２８を介して図示しないオイルポンプに接続される。このため、ベーン２９を中心として進角側の油圧室（以下、「進角室」という）３０に作動油を供給しながら遅角側の油圧室（以下、「遅角室」）３１より同量の作動油を排出すると、隣接する区画壁２７ｃ，２７ｃの範囲内で吸気カムシャフト１７が進角方向に回動される。逆に、遅角室３１に作動油を供給しながら進角室３０より同量の油を排出すると、隣接する区画壁２７ｃ，２７ｃの範囲内で吸気カムシャフト１７が遅角側に回動される。従って、吸気カム２４を図５に点線ａで示す遅角位置から実線ｂで示す進角位置に進角させることも、また、進角位置から遅角位置に遅角させることもできる。
【００２６】
なお、図３中、符号ＳＴはベーン２９の回動を規制するためのストッパーであり、図示しない油路を通じて供給された作動油の圧力によって解除される。
【００２７】
図６はＥＣＵ１３、エンジンの運転状態を検出するための各種センサおよび油圧制御弁２８を示す。油圧制御弁２８は駆動コイルと、この駆動コイルにより駆動されるスプール等を備えるリニアソレノイド弁で構成されており、ＥＣＵ１３から駆動コイルに供給される電流の出力デューティ比（制御値）に対応してスプールの位置を変化させる。このＥＣＵ１３が本発明のＥＧＲ制御部およびＶＴＣ制御部を構成する。
【００２８】
油圧制御弁２８は、ＥＣＵ１３より出力される出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも大きいときはスプールを中立位置より一方側へ移動させて進角室３０を開放する。また、出力デューティ比が保持デューティ比よりも小さいときは前記スプールを中立位置から他方側に移動させて遅角室３１を開放するように構成される。
【００２９】
このため、出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも大きいときは、進角室３０に供給される作動油の圧力により吸気カムシャフト１７は進角側に回動されて図７に示すように、排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角は進角される。逆に、出力デューティ比（出力制御値）が保持デューティ比（例えば５０％）よりも小さいときは遅角室３１に供給される作動油の圧力により吸気カムシャフト１７が遅角側に回動され、排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角は遅角される。また、出力デューティ比が保持デューティ比のときは、スプールが進角室３０および遅角室３１の両方を開放する中立位置に移動され、進角室３０および遅角室３１の両方が閉鎖されて進角室３０および遅角室３１に対する作動油の供給が遮断されるため、吸気カムシャフト１７と従動スプロケット１９とが一体化され、吸気カム２４の位相角はそれまでに制御された位相角に保持される。
【００３０】
図６に示すように、制御手段としてのＥＣＵ１３は、Ｉ／Ｏ（Input/Output）ポート、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を中心とするマイクロコンピュータから構成されている。また、ＥＣＵ１３には油圧制御弁２８の駆動コイルに流れている実電流値を検出するための電流検出回路と、各種センサの信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器、波形整形のための整形器が備えられる。
【００３１】
また、ＥＣＵ１３には、先に説明したＥＧＲ弁９のリフト量を検出するリフトセンサ１４、吸気圧センサ１５、およびエンジン回転数センサ１６のほか、ノッキングセンサ３２、スロットル開度センサ３５、水温センサ４０等が接続されている。また、エンジン回転数センサ１６は、カム角センサ３３およびクランク角センサ３４によって構成されている。
【００３２】
カム角センサ３３は、たとえば吸気カム２４の位相角を検出するためのセンサであり、例えば、マグネットセンサとＭＲＥピックアップ（磁気式ピックアップ）とで構成されている。そして、吸気カムシャフト１７の回転に伴って所定のクランク角（例えば１８０゜）毎にカムパルスをＥＣＵ１３に出力する。
【００３３】
クランク角センサ３４はカム角センサ３３と同様に構成されていて、クランクシャフト２１の回転に伴って所定のクランク角（たとえば３０゜）毎にクランクパルスをＥＣＵ１３に出力する。また、クランク角センサ３４は基準用としての追い歯を検知してクランクシャフト２１が１回転するごとに１回、基準パルスをＥＣＵ１３に出力する。スロットル開度センサ３５はスロットル弁３６のスロットル開度を検出してそれぞれＥＣＵ１３に出力する。
【００３４】
水温センサ４０は、ラジエータとエンジン１のウォータジャケット（図示せず）とを循環する配管に設けられている。この配管内を通流する冷却水の水温を検出してＥＣＵ１３に出力している。
【００３５】
ＥＣＵ１３は、エンジン回転数センサで検出されたエンジン回転数ＮＥおよび吸気圧力から求められた吸入空気量のそれぞれの値に基づいてエンジン１の運転状態を良好とする制御を実行する。
【００３６】
たとえば、エンジン回転数、エンジン負荷、吸入空気量に基づいてインジェクタ３７の燃料噴射時間（燃料噴射量）を制御し、ノッキングセンサ３２からの信号に基づいて点火時期を補正する。また、点火時期の補正量に基づいてアイドリング時などの低負荷状態のときは油圧制御弁２８の制御によって出力ディーティ比を下げて遅角室３１に作動油を供給し、吸気弁６の位相角を遅角させる。さらに、高速走行時など高負荷のときには油圧制御弁２８の制御によって出力ディーティ比を上げて遅角室３１に作動油を供給し、吸気弁６の位相角を進角させる。こうして、ＶＴＣにおける進角量の基準となる基準進角量を決定しておく。
【００３７】
そして、ＥＣＵ１３は排気還流時に、エンジン１の負荷、回転数、冷却水温等、エンジン１の運転状態に対応する各種パラメータに対応して最適化されたマップ（図示せず）から、運転状態に最適な排気還流量を決定する。排気還流量を決定したら、後に説明する工程を経て、バルブリフト量およびＶＴＣ２７の進角量を決定する。バルブリフト量が求められたら、ＥＧＲ弁９のリフト値と排気ガスの還流量とに基づくマップを検索して得られたリフト値となるようにソレノイド９ａを制御する。
【００３８】
それでは、本実施形態における制御工程について説明する。
図８は、本実施形態において行われる制御工程を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、制御が開始されると（Ｓ１）、ＶＴＣ２７における基準となる進角量（以下「ＢＡＳＥＶＴＣ」という）が算出される（Ｓ２）。ＢＡＳＥＶＴＣを算出するために、エンジン回転数センサ１６によってエンジンの回転数を検出する。検出されたエンジン回転数ＮＥから、たとえばその状態におけるトルクベストとなるＶＴＣ角をマップを参照して求めるものである。一般に、アイドリング時や低速走行時などは進角量が小さくなり、高速走行時には、進角量が大きくなる。進角量が大きくなることで、図７に示すように、排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角は進角される。そして、速度に対するトルクベストとなる進角量に設定される。
【００４０】
基準進角量が算出されたら、排気ガスの一部をエンジンの燃焼室に戻す際の排気ガスの還流要求量を算出する。排気ガスの還流要求量は、エンジン１の負荷、回転数、冷却水温等、エンジン１の運転状態に対応する各種パラメータに対応して最適化されたマップ（図示せず）から求められる。マップには、エンジン負荷に対してＮＯＸ低減効果があり、かつ燃費効率が向上する各種パラメータに対応する排気還流量が記憶されている。
【００４１】
排気ガスの還流要求量が算出されたら、排気ガスの還流要求量に対応するＥＧＲ弁９の要求リフト量をマップから検索する（Ｓ３）。ここで検索される要求リフト量は、排気ガスの還流要求量に対応する排気ガスをすべてＥＧＲ弁９を介して燃焼室に戻すときの値である。このように、排気ガスの還流要求量に応えるために、ＥＧＲ弁９の制御を可変バルブタイミング機構の制御よりも優先させて行っている。このため、排気ガスの還流量を制御するためにバルブタイミング制御の制御量が大きくなりすぎることを抑制し、もってエンジンの出力特性に与える影響を低減することができる。
【００４２】
続いて、検索された要求リフト量が不感帯領域にあるか否かを判断する（Ｓ４）。ＥＧＲ弁９は、閉じた状態にあるときには、微小なリフト量の制御ができず、ある一定値以上のリフト量からではないと、開くことができない。そこで、要求リフト量が微小であって不感帯領域にあるときには、ＥＧＲ弁９の開放は行わず、ＶＴＣ２７を進角させる。ＶＴＣ２７の進角に伴い、図７に示す吸気弁と排気弁が重なる部分が生じて、わずかな量の排気ガスがエンジンの燃焼室に還流されることになる。このように、バルブタイミング制御部による制御は、極めて微小な量であっても行うことができる。そのため、排気ガスの還流要求量が少なく、ＥＧＲ制御弁の不感帯領域では、バルブタイミングによる制御を行い、内部ＥＧＲによる排気ガスの還流で還流要求量を満たすこととしている。したがって、還流要求量が微小である場合でも、この還流要求量に見合った量の排気ガスをエンジンの燃焼室に還流することができるため、ＥＧＲの効果を得ることができる。
【００４３】
このため、要求リフト量が不感帯領域にあるときには、ＥＧＲ弁のリフト量を０に設定し（Ｓ５）、後に説明するステップＳ１０に進む。また、ＥＧＲ弁９の要求リフト量が不感帯領域にない場合には、ＥＧＲ弁９の要求リフト量がフルリフトとなっているか否かを判断する（Ｓ６）。ＥＧＲ弁９のフルリフト量はＥＧＲ弁９の性能等により予め定められている。
【００４４】
要求リフト量がフルリフトとはなっていない場合には、ＥＧＲ弁９を開くだけで、還流要求量に対応する量の排気ガスを燃焼室に戻すことができるので、ＥＧＲ弁９のリフト量を検索された要求リフト量に設定する（Ｓ７）。そして、ＶＴＣ角はＢＡＳＥＶＴＣに設定する（Ｓ８）。このように、ＥＧＲ弁９が最高開度になるまでは、ＥＧＲ弁９に開度によって排気ガスの還流量を制御して、還流要求量に応えるようにし、ＥＧＲ弁９が最高開度となってその許容範囲を超えた場合に、バルブタイミング機構による排気ガスの還流量の制御を行う。このように、ＥＧＲ弁９により制御される排気ガスの還流量は、ＶＴＣ２７により制御される排気ガスの還流量よりも優先して還流要求量に充てられる。このため、排気ガスの還流量を達成するためのバルブタイミングの制御を極力行わないようにすることができるので、バルブタイミングの制御ではたとえばトルクベストとなるような制御を行うことができる。
一方、要求リフト量がＥＧＲ弁９のフルリフトを超えている場合では、ＥＧＲ弁９を介して排気ガスを還流するのみでは、還流要求量に応えることができない。そこで、要求リフト量がＥＧＲ弁９のフルリフトを超える場合、すなわちＥＧＲ弁９の開度が最高開度となった場合には、ＥＧＲ弁９をフルリフトに設定する（Ｓ９）。そして、ＥＧＲ弁９をフルリフトにしてもまだ足りない分の還流要求量に対しては、ＶＴＣ２７で対応する。そのため、ＥＧＲ弁９をフルリフトにしたときに不足する還流要求量に対応するＶＴＣ２７の進角量（以下「ＶＴＣＥＧＲ」という）をマップを参照して検索する。このＶＴＣＥＧＲの検索は、ステップＳ５を経た後にも同様に行われる。
【００４５】
こうして、ＶＴＣＥＧＲを求めて、ＢＡＳＥＶＴＣに加算することにより、還流要求量に対応する排気ガスを燃焼室に還流することができる。このように、ＥＧＲ弁９が最高開度となって還流排気ガス要求量に到達しない場合であっても、バルブタイミング制御による内部ＥＧＲ量を増加させることによって、さらに多くの排気ガスの還流要求量に応えることができる。
ところが、ＶＴＣ角はトルクベストとして定められているため、その変更値を大きくしてまで還流要求量に応えるメリットは少ない。そこで、ＶＴＣ角に所定の限界値（以下「ＶＴＣＬＩＭ」という）を加えておく。このＶＴＣＬＩＭは、トルクベストから外れても許容できる範囲などとして適宜設定することができる。
【００４６】
そして、検索されたＶＴＣＥＧＲをＢＡＳＥＶＴＣに加算した値がＶＴＣＬＩＭに到達しているか否かを判断する（Ｓ１１）。その結果、ＶＴＣＬＩＭに到達していれば、ＶＴＣ角をリミット値ＶＴＣＬＩＭに設定する（Ｓ１２）。このため、このＶＴＣＬＩＭにより、還流要求量が満たされる前に、内部ＥＧＲ量の増加が制限される。また、ＶＴＣＬＩＭに到達していない場合には、ＶＴＣ指令値はＢＡＳＥＶＴＣにＶＴＣＥＧＲを加算したものとすることができる（Ｓ１３）。
【００４７】
こうして、ＥＧＲ弁９のリフト量とＶＴＣ２７のＶＴＣ角が設定されて、それぞれＥＧＲ９およびＶＴＣ２７に対して信号が出力されて、制御が終了する（Ｓ１４）。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、前記実施形態では、ＥＧＲ弁９として電動式の電磁弁を用いているが、これに代えて負圧で作動するダイヤフラム式のものを用いることもできる。
【００４９】
また、前記実施形態では、ＥＧＲ弁の開度が最高開度となった場合にバルブタイミング制御部によって可変バルブタイミング機構を制御するようにしているが、ＥＧＲ弁の開度が最高開度になる前の時点（たとえば１／２開度）からバルブタイミング制御部による制御を行ってもよい。ＥＧＲ弁が最高開度になる前にバルブタイミング制御部による制御を行う場合でも、ＥＧＲ制御部による制御をバルブタイミング制御部による制御よりも優先させることにより、ＥＧＲ弁により制御される排気ガスの還流量を可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量よりも優先して還流要求量に充てることができて、排気ガス還流量を制御するために、バルブタイミング制御部の制御量が大きくなりすぎることを抑制できる。この結果、エンジンの出力特性に与える影響を低減することができる。
【００５０】
さらに、前記実施形態においては、排気カム２５に対して吸気カム２４の位相角を調節するＶＴＣ２７（位相角調節手段）の進角により補う説明をしたが、他の可変バルブタイミング機構を利用してもよい。
たとえば、吸気弁６に対して排気弁７の位相角を変更する形式の可変バルブタイミング機構、あるいは、流体圧や電磁ソレノイド等により吸気カム２４を高速用カムまたは低速用カムに切り換えながらＶＴＣ２７により排気カム２５に対する吸気カム２４の位相角を変えるものを適用することができる。
【００５１】
なお、本実施形態において「位相角を調節する」という表現は、同じ吸気カム２４でも位相を変えることができる場合と、吸気カム２４のリフト量が違う場合との双方を含んでいる。
【００５２】
従って、前記実施形態のように、吸気カム２４を回転させてもよいし、また、吸気カム２４に対して排気カム２５の位相角を変えるようにしてもよく（ＶＴＥ）、さらには、カム山を変えることで位相を変えるようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明の請求項１に係る発明によれば、ＥＧＲ弁が最高開度となって排気ガスの還流要求量に到達しない場合であっても、バルブタイミング制御による内部ＥＧＲ量を増加させることによって、さらに多くの排気ガスの還流要求量に応えることができる。
【００５４】
請求項１に係る発明によれば、排気ガスの還流量を制御するためにバルブタイミング制御の制御量が大きくなりすぎることを抑制し、もってエンジンの出力特性に与える影響を低減することができる。
【００５５】
請求項２に係る発明によれば、排気ガスの還流量を達成するためのバルブタイミングの制御を極力行わないようにすることができるので、バルブタイミングの制御ではトルクベストとなるような制御を行うことができる。
【００５６】
請求項４に係る発明によれば、ＥＧＲにおける排気ガスの還流要求量が微小である場合でも、この還流要求量に見合った量の排気ガスをエンジンの燃焼室に還流することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置を備える４サイクルエンジンのシステムを示す構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の制御装置を備える４サイクルエンジンの駆動系と動弁系を示す解説図である。
【図３】本発明に係るＶＴＣの内部を示す要部詳細断面図である。
【図４】本発明に係るＶＴＣを示し、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明に係る吸気カムシャフトの位相角の調節状態を示す解説図である。
【図６】本発明に係る制御系および検出系を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る可変バルブタイミングエンジンの吸気弁および排気弁のバルブタイミング、位相角および、弁のリフト状態を示す図である。
【図８】本実施形態において行われる制御工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
４吸気通路
５排気通路
６吸気弁
７排気弁
８排気還流路
９ＥＧＲ弁（ＥＧＲ制御弁）
１３ＥＣＵ
２７ＶＴＣ（可変バルブタイミング機構）
２８油圧制御弁
３０進角室
３１遅角室
３３カム角センサ
３４クランク角センサ

Claims

内燃機関における排気系と吸気系を連通するＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ制御弁を制御するＥＧＲ制御部と、前記内燃機関における吸気弁と排気弁との開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構を制御するバルブタイミング制御部を備え、
排気ガスの還流要求量に応じて、前記ＥＧＲ制御部および前記バルブタイミング制御部によって、前記ＥＧＲ制御弁および前記可変バルブタイミング機構をそれぞれ制御し、
前記ＥＧＲ制御部によって制御する前記ＥＧＲ制御弁により制御される排気ガスの還流量を、前記バルブタイミング制御部によって制御する前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量よりも優先して前記還流要求量に充てることにより、前記ＥＧＲ制御弁により制御される排気ガスの還流量が前記還流要求量に対して足りない分を、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量で対応するように、前記ＥＧＲ制御部による前記ＥＧＲ制御弁の制御を、前記バルブタイミング制御部による前記可変バルブタイミング機構の制御よりも優先させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記ＥＧＲ制御部によって制御する前記ＥＧＲ制御弁の開度が最高開度となった後に、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量を制御するように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記ＥＧＲ制御弁の開度が前記最高開度となった後に、前記還流要求量が満たされる前に前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量の増加を制限するように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記還流要求量が、前記ＥＧＲ制御弁の不感帯領域にあるときには、前記可変バルブタイミング機構により制御される排気ガスの還流量で前記還流要求量が満たされるように、前記バルブタイミング制御部によって前記可変バルブタイミング機構を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。