JP4858502B2 - 内燃機関のｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲ装置に関する。

ＥＧＲガス量が目標値よりも少なくなるような状態でＥＧＲ弁が作動しなくなった場合に、ノッキングの発生を抑制するべく空燃比をリーン側に制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、ＥＧＲガス量が減少するとＮＯxの発生量が増加する。このＮＯxが燃料と反応すると、デポジットが生成される。そして、気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁を備えている場合には、該燃料噴射弁の噴孔に残留している燃料がＮＯxと反応することによりデ
ポジットが生成され、該噴孔で目詰まりが起こる虞がある。なお、温度が高いほど、またＮＯxの発生量が多いほど、デポジットが生成し易くなる。
特開２００７−１００５２４号公報 特開２００７−５６７３０号公報 特開２００６−５７５３８号公報 特開２００４−２８５８６０号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関のＥＧＲ装置において、ＥＧＲガス量が減少したときに燃料噴射弁で目詰まりが起こることを抑制できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関のＥＧＲ装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関のＥＧＲ装置は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路で開閉するＥＧＲ弁と、
内燃機関の気筒外の吸気中へ燃料を噴射する第１噴射弁と、
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第２噴射弁と、
前記ＥＧＲ弁の開度が目標開度に合わないときであって該目標開度よりも小さい場合には、前記ＥＧＲ弁の開度が目標開度に合っているときと比較して、全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁からの燃料噴射量の割合を減少させ且つ前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させる割合変更手段と、
を備えることを特徴とする。

ＥＧＲ弁の目標開度は、内燃機関の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に基づいて決定される。ＥＧＲ弁の開度が目標開度に合わないときであって、目標開度よりも小さい場合には、ＥＧＲガス量が不足するため、ＮＯxの発生量が多くなる。

また、内燃機関の運転状態に基づいて、第１噴射弁及び第２噴射弁からの燃料噴射量の総量が決定される。この燃料噴射量の総量を、第１噴射弁の分と第２噴射弁の分とに分けて夫々の噴射弁から燃料噴射が行われる。ＥＧＲ弁の開度が目標開度に一致しているときには、燃料噴射量の総量に対する夫々の噴射弁から噴射される燃料の割合も、内燃機関の運転状態に基づいて決定される。

ここで、第２噴射弁は気筒内に燃料を噴射するため、その噴孔が気筒内の燃焼ガスに晒される。つまり、ＮＯxが増加すると、第２噴射弁の噴孔で目詰まりが起こる虞がある。
これに対し第２噴射弁からの燃料噴射量を増加するべく、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させれば、第２噴射弁の噴孔の温度を低下させることができるため、デポジットの生成を抑制することができる。

一方、第１噴射弁は吸気中に燃料を噴射するため、ＮＯxの増加の影響を受け難い。つ
まり、ＮＯxの発生量が増加したとしても、第１噴射弁の噴孔で目詰まりは発生し難い。
そのため、第１噴射弁からの燃料噴射量の割合を減少させても、第１噴射弁の噴孔で目詰まりが起こることはほとんどない。また、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させたときに、第１噴射弁からの燃料噴射量の割合を減少させることにより、燃料噴射量の総量を一定とすることができる。

本発明においては、前記内燃機関の気筒内の温度を推定する推定手段を備え、
前記割合変更手段は、気筒内の温度に基づいて全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を変更することができる。

つまり、気筒内の温度が高いほどデポジットが生成し易くなるため、気筒内の温度に応じて燃料噴射量の割合を変更すれば、デポジットの生成を抑制するような燃料噴射量の割合とすることができる。例えば、気筒内の温度が高くなるほど、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を高くする。また、例えば気筒内の温度が所定値以上のときに第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を高くする。なお、気筒内の温度に代えて、ＮＯxの生成量または第
２噴射弁の温度、さらには第２噴射弁の噴孔または先端の温度、燃焼温度、既燃ガスの温度としても良い。つまり、デポジットの生成のし易さと相関関係にある数値を取得して、この数値に応じて燃料噴射の割合を変更すれば良い。また、気筒内の温度を代表する値として、これらの値を用いても良い。

本発明においては、前記内燃機関の吸気弁と排気弁とが同時に開弁している期間であるオーバーラップ期間の長さを変更するオーバーラップ期間変更手段を備え、
前記割合変更手段により全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を変更するときには、変更しないときよりも、前記オーバーラップ期間を長くすることができる。

第２噴射弁の目詰まりが起こらない場合には、オーバーラップ期間は、内燃機関の運転状態に応じて決定される。一方、オーバーラップ期間を長くすると、吸気ポートまたは排気ポートに排出された既燃ガスをもう一度気筒内へ取り込む内部ＥＧＲガスの量が増加するため、気筒内の温度を低下させることができる。これにより、ＮＯxの生成量を減少さ
せることができる。また、ＥＧＲガスを補うことができるため、燃費を向上させることができる。例えば、排気弁の閉弁時期を排気上死点よりも早くすると、吸気通路側に吹き返す既燃ガスの量が増加し、この既燃ガスは吸気行程で気筒内に吸入される。そのため、気筒内に残留する既燃ガスが多くなる。また、排気弁の閉弁時期を排気上死点よりも遅くすると、排気通路に一旦排出された既燃ガスが吸気行程で気筒内に逆流する。そのため、気筒内に残留する既燃ガスが多くなる。このようにして、内部ＥＧＲ量を増加させることができる。

本発明においては、前記オーバーラップ期間は、内燃機関の高負荷運転領域よりも低負荷運転領域のほうを長くすることができる。

内燃機関の高負荷運転領域では、気筒内から吸気ポートへ吹き返すガス量が多くなるため、吸気ポートにデポジットが付着し易くなる。そこで、吸気ポートにデポジットが付着
し易くなるときには、オーバーラップ期間を相対的に短くする。なお、低負荷運転領域のみでオーバーラップ期間を長くしても良い。また、低負荷運転領域のみでオーバーラップ期間が存在するようにしても良い。さらに、負荷に応じてオーバーラップ期間を徐々に変更しても良く、段階的に変更しても良い。なお、オーバーラップ期間を長くしているときには、第２噴射弁からの燃料噴射量の増加を禁止しても良く、併用しても良い。

また、本発明においては、前記オーバーラップ期間は、前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の総量が規定値以下のときに長くすることができる。

燃料噴射量の総量が多くなる運転状態では、気筒内から吸気ポートへ吹き返すガス量が多くなるため、吸気ポートにデポジットが付着し易くなる。これに対し、燃料噴射量の総量が規定値以下のときに限りオーバーラップ期間を長くすれば、吸気ポートにデポジットが付着することを抑制できる。なお、規定値とは、吸気ポートにデポジットが付着することを抑制できる燃料噴射量の総量であり、オーバーラップ期間に応じて決定しても良い。また、オーバーラップ期間は、前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の総量が規定値以下のときのほうが、規定値より多いときよりも、長くしても良い。さらに、燃料噴射量の総量に応じてオーバーラップ期間を徐々に変更しても良く、段階的に変更しても良い。なお、オーバーラップ期間を長くしているときには、第２噴射弁からの燃料噴射量の増加を禁止しても良く、併用しても良い。

なお本発明においては、低負荷運転領域のとき、または燃料噴射量の総量が規定値以下のときに、主にオーバーラップ期間を長くし、それ以外のときには、主に第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させることにより第２噴射弁で目詰まりが起こることを抑制してもよい。このようにすることで、低負荷運転領域のとき、または燃料噴射量の総量が規定値以下のときに燃費を向上させることができる。それ以外のときには、吸気ポートにＰＭが付着することを抑制できる。主にオーバーラップ期間を長くするとは、オーバーラップ期間を許容範囲内で可及的に長くし、それでも第２噴射弁で目詰まりが起こる虞があるときには、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させることを意味する。同様に、主に第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させるとは、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を許容範囲内で可及的に増加させ、それでも第２噴射弁で目詰まりが起こる虞があるときには、オーバーラップ期間を長くすることを意味する。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲガス量が減少したときに燃料噴射弁で目詰まりが起こることを抑制できる。

以下、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。

気筒２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート３を介して吸気管４が接続されている。気筒２への吸気の流入は吸気弁５によって制御される。吸気弁５の開閉は、吸気側カム６の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート７を介して、排気管８が接続されている。気筒２外への排気の排出は排気弁９によって制御される。排気弁９の開閉は排気側カム１１の回転駆動によって制御される。

そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、気筒２内で往復運動を行う。

また、吸気管４の途中には、該吸気管４を流れる吸気の量を調整する吸気絞り弁１６が備えられている。吸気絞り弁１６よりも上流の吸気管４には、該吸気管内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９５が取り付けられている。このエアフローメータ９５により内燃機関１の吸入空気量が検出される。

さらに、排気管８の途中には、該排気管８内を流れる排気の温度に応じた信号を出力する排気温度センサ９３が取り付けられている。

また、内燃機関１には、排気管８内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気管４へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１は、排気管８と、吸気絞り弁１６よりも下流の吸気管４と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。ＥＧＲ弁３２には、該ＥＧＲ弁３２の開度を測定する開度センサ３３が取り付けられている。

また、内燃機関１の近傍の吸気管４には、燃料を吸気ポート３へ向けて噴射する第１噴射弁８１が取り付けられている。また、内燃機関１には、気筒２内へ燃料を噴射する第２噴射弁８２が取り付けられている。

次に、吸気弁５および排気弁９の開閉は、開閉機構により行われる。ここで、吸気弁５の開閉動作は吸気側カム６によって行われる。この吸気側カム６は吸気側カムシャフト２２に取り付けられ、更に吸気側カムシャフト２２の端部には吸気側プーリ２４が設けられている。更に、吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「吸気側ＶＶＴ」という）２３が設けられている。この吸気側ＶＶＴ２３は、ＥＣＵ９０からの指令に従って吸気側カムシャフト２２と吸気側プーリ２４との相対的な回転位相を制御する。

また、排気弁９の開閉動作は排気側カム１１によって行われる。この排気側カム１１は排気側カムシャフト２５に取り付けられ、更に排気側カムシャフト２５の端部には排気側プーリ２７が設けられている。更に、排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を変更可能とする可変回転位相機構（以下、「排気側ＶＶＴ」という）２６が設けられている。この排気側ＶＶＴ２６は、ＥＣＵ９０からの指令に従って排気側カムシャフト２５と排気側プーリ２７との相対的な回転位相を制御する。

そして、吸気側カムシャフト２２と排気側カムシャフト２５の回転駆動は、クランクシャフト１３の駆動力によって行われる。

このようにして、クランクシャフト１３の駆動力によって吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２５が回転駆動されて、以て吸気側カム６および排気側カム１１によって、吸気弁５および排気弁９の開閉動作が行われる。そして、吸気側ＶＶＴ２３によれば、吸気弁５の開閉時期を変更することができる。また、排気側ＶＶＴ２６によれば、排気弁９の開閉時期を変更することができる。つまり、吸気側ＶＶＴ２３または排気側ＶＶＴ２６の少なくとも一方により、オーバーラップ期間を変更することができる。なお、本実施例においては吸気側ＶＶＴ２３または排気側ＶＶＴ２６の少なくとも一方が、本発明におけるオーバーラップ期間変更手段に相当する。

さらに、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ＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、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の運転状態等を制御するユニットである。

ここで、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９１およびクランクポジションセンサ９２がＥＣＵ９０と電気的に接続されている。ＥＣＵ９０はアクセル開度センサ９１からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、ＥＣＵ９０はクランクポジションセンサ９２から内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度を算出する。

そして、本実施例では、ＥＧＲ弁３２が故障したり、ＰＭが付着したりする等により作動しなくなった場合や、目標開度に合わせることができなくなった場合であって、実際の開度が目標開度よりも小さい場合に、第２噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させ、第１噴射弁８１からの燃料噴射量を減少させる。このときに、燃料噴射量の総量は変化させないようにする。つまり、全燃料噴射量に対する第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させる。なお、ＥＧＲ弁３２の目標開度、燃料噴射量の総量、及び変更前の燃料噴射量の割合は、内燃機関１の運転状態に応じて決定される。

第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させることにより、第２噴射弁８２からは、より多くの燃料が噴射される。燃料が噴射される際に該燃料が第２噴射弁８２から熱を奪うため、第２噴射弁８２からの燃料噴射量を増加させることにより、第２噴射弁８２の温度をより下降させることができる。

このようにして第２噴射弁８２の温度が下降すれば、該第２噴射弁８２の噴孔でデポジットが生成されることを抑制できるため、該噴孔で目詰まりが起こることを抑制できる。

図２は、本実施例における制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、ＥＧＲ弁３２の実際の開度が目標開度よりも小さいか否か判定される。つまり、ＥＧＲガス量が不足する状態であるか否か判定される。なお、ＥＧＲ弁３２が全閉のまま作動しないか否か判定しても良い。判定は、ＥＣＵ９０により設定される目標開度と、開度センサ３３により測定される実際の開度とを比較することにより行う。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。なお、否定判定がなされた場合には、第１噴射弁８１及び第２噴射弁８２からの燃料噴射量を、内燃機関１の運転状態に応じて決定する。

ステップＳ１０２では、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させる。つまり、第１噴射弁８１及び第２噴射弁８２からの燃料噴射量の総量に占める第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させる。このときには、規定の割合だけ増加させても良い。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における割合変更手段に相当する。

このようにして、ＥＧＲガス量が不足しても、該第２噴射弁８２の温度を下降させることができるため、デポジットの生成を抑制することができる。これにより、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを抑制できる。

なお、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させるときには、気筒２内の温度に基づいて増加量を決定しても良い。この気筒２内の温度はデポジットの生成速度と関連する他の数値を用いたり、他の数値で代表したりしても良い。例えば、第２噴射弁８２の噴孔の温度としても良く、第２噴射弁８２の先端温度としても良く、ＮＯxの生成量とし
ても良い。また、燃焼温度または既燃ガスの温度としても良い。これらは、例えば温度センサを用いて実際の温度を測定したり、内燃機関１の運転状態から温度を推定したりして得ることができる。排気温度センサ９３により得られる排気の温度に基づいて推定しても良い。また、ＮＯx濃度を測定するセンサを用いても良い。さらに、これらの温度やＮＯxの生成量は、機関回転数、機関負荷、点火時期、空燃比、ＥＧＲガス量、オーバーラップ期間等と相関関係にあるため、これらの値に基づいて温度等を推定することもできる。この関係は実験等により求めても良い。なお、本実施例においては気筒２内の温度を推定するＥＣＵ９０が、本発明における推定手段に相当する。

ここで、気筒２内の温度が高くなると、ＮＯxの生成量が増加する。また、温度が高く
なるほど、ＮＯxと燃料との反応が促進されるためデポジットの生成速度が速くなる。つ
まり、気筒２内の温度が高くなると、デポジットが生成し易くなるため、第２噴射弁８２で目詰まりが起こり易くなる。

これに対し気筒２内の温度が高くなるほど、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させれば、目詰まりが発生し易いときほど第２噴射弁８２の温度をより低くすることができるため、目詰まりの発生を抑制できる。また、燃料噴射量の割合の変更量を必要最低限に抑えることができるため、内燃機関１の運転状態に与える影響を小さくすることもできる。気筒２内の温度と、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合との関係は予め実験等により最適値を求めておいても良い。

また、気筒２内の温度に応じて第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値を設けても良い。この下限値は、目詰まりの発生を抑制し得る値に設定する。

図３は、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値を設定するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ２０１では、ＮＯx生成量が算出される。ＮＯx生成量は、機関回転数、機関負荷、点火時期、空燃比、ＥＧＲガス量、オーバーラップ期間等に応じて変化するため、これらの関係を予め求めておく。この関係に従って、ＥＣＵ９０はＮＯx生成量を算出す
る。

ステップＳ２０２では、第２噴射弁８２の先端温度の目標値を算出する。つまり、目詰まりの発生のし易さと関連する温度の目標値を算出する。これは、気筒２内の温度の目標値を算出しても良い。さらに、第２噴射弁８２の先端温度を、噴孔の温度としても良い。

図４は、ＮＯx生成量と、第２噴射弁８２の先端温度の目標値との関係を示した図であ
る。第２噴射弁８２の先端温度の目標値は、デポジットの生成量を抑制得る値として設定される。図４の実線よりも上側部分はデポジットの生成量が許容範囲を越える領域であり、図４の実線よりも下側部分はデポジットの生成量が許容範囲内となる領域である。つまり、図４の実線上の温度は、許容し得る先端温度の上限値となる。この関係は予め実験等により求める。図４によれば、現時点でのＮＯx生成量に基づいて、第２噴射弁８２の目
詰まりを抑制し得る先端温度の上限値を得ることができる。そして、この上限値を目標値とする。つまり、ステップＳ２０１で算出したＮＯx生成量を図４に代入することで、第
２噴射弁８２の先端温度の目標値を得る。

ステップＳ２０３では、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値を算出する。

図５は、第２噴射弁８２の先端温度の目標値と、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値との関係を示した図である。第２噴射弁８２の先端温度の目標値が高いほど、ＮＯx生成量が少ないため、第２噴射弁８２の目詰まりが起こり難くなるので、第２噴射
弁８２からの燃料噴射の割合は低くなる。この関係は予め実験等により求めることができる。ステップＳ２０２で算出した第２噴射弁８２の先端温度の目標値を図５に代入することにより、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値を得ることができる。

なお、第２噴射弁８２の実際の先端温度は、機関回転数、機関負荷、点火時期、空燃比、ＥＧＲガス量、オーバーラップ期間等と相関関係にあるため、これらの値に基づいて得ることができる。

このようにして得られる第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値よりも、実際の割合が小さくならないように、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を決定する。

以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガス量が不足するような状態であっても、第２噴射弁８２の温度を下降させることで、該第２噴射弁８２で目詰まりが起こることを抑制できる。また、ＮＯx生成量と第２噴射弁８２の先端温度（気筒２内の温度として
も良い）とに応じて、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の下限値を設定することができるため、より確実に目詰まりの発生を抑制できる。

本実施例では、オーバーラップ期間を調節することにより気筒２内の温度を下降させて、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを抑制する。その他の装置は実施例１と同じため説明を省略する。

ここで、オーバーラップ期間を長くすることにより、吸気ポート３に吹き返す既燃ガス量が多くなったり、排気ポート７から気筒２内へ逆流する既燃ガス量が多くなったりすると、内部ＥＧＲガス量が増加する。これにより、気筒２内の燃焼温度が低下するため、ＮＯxの生成量が減少する。また、燃焼温度の低下により、第２噴射弁８２の温度を低下さ
せることもできる。

つまり、オーバーラップ期間を長くすることにより、第２噴射弁８２の噴孔においてデポジットが生成されることを抑制できるため、該噴孔で目詰まりが起こることを抑制できる。

図６は、本実施例における制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ３０１では、ＥＧＲ弁３２の実際の開度が目標開度よりも小さいか否か判定される。ここでは、ステップＳ１０１と同じ処理がなされる。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。なお、否定判定がなされた場合には、オーバーラップ期間を、内燃機関１の運転状態に応じて決定する。

ステップＳ３０２では、オーバーラップ期間が長くされる。つまり、内燃機関１の運転状態に応じて決定されるオーバーラップ期間よりも長くする。同時に、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させてもよい。このときには、オーバーラップ期間を規定の
期間だけ長くしても良い。

このようにして、ＥＧＲガス量が不足しても、該第２噴射弁８２の温度を下降させることができるため、デポジットの生成を抑制することができる。これにより、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを抑制できる。

なお、オーバーラップ期間を長くするときの度合いを、気筒２内の温度に基づいて決定しても良い。この気筒２内の温度はデポジットの生成速度と関連する他の数値を用いても良い。例えば、第２噴射弁８２の噴孔または先端の温度としても良く、ＮＯxの生成量と
しても良い。

図７は、オーバーラップ期間を設定するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ４０１では、ＮＯx生成量が算出される。ＮＯx生成量は、機関回転数、機関負荷、点火時期、空燃比、ＥＧＲガス量、現時点でのオーバーラップ期間等に応じて変化するため、これらの関係を予め求めておく。この関係に従って、ＥＣＵ９０はＮＯx生成
量を算出する。なお、オーバーラップ期間が長くなるほど、ＮＯx生成量は少なくなる。

ステップＳ４０２では、第２噴射弁８２の先端温度を算出する。つまり、目詰まりの起こり易さと関連する温度を算出する。気筒２内の温度を算出しても良い。また、第２噴射弁８２の先端温度は、噴孔の温度としても良い。第２噴射弁８２の先端温度は、機関回転数、機関負荷、点火時期、空燃比、ＥＧＲガス量、現時点でのオーバーラップ期間等と相関関係にあるため、これらの値に基づいて得ることができる。なお、オーバーラップ期間が長くなるほど、第２噴射弁８２の先端温度が低くなる。

ステップＳ４０３では、オーバーラップ期間の目標値を算出する。ステップＳ４０１で得られるＮＯx生成量と、ステップＳ４０２で得られる第２噴射弁８２の先端温度とから
デポジットの生成速度を算出し、該生成速度から目詰まりを抑制し得るオーバーラップ期間を目標値として算出する。

図８は、デポジットの生成速度とオーバーラップ期間の目標値との関係を示した図である。デポジットの生成速度は、ＮＯx生成量と、第２噴射弁８２の先端温度とに応じて変
化するため、これらの関係を予め実験等により求めておく。この関係に基づいてデポジットの生成速度を算出して図８に代入すれば、オーバーラップ期間の目標値を得る事ができる。

このようにして得られるオーバーラップ期間となるように、吸気側ＶＶＴ２３及び排気側ＶＶＴ２６を制御する

以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガス量が不足するような状態であっても、オーバーラップ期間を長くすることで、該第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを抑制できる。また、ＮＯx生成量と第２噴射弁８２の先端温度（気筒２内の温度とし
ても良い）とに応じて、オーバーラップ期間を設定することができるため、より確実に目詰まりの発生を抑制できる。

本実施例では、主に第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させることにより目詰まりを抑制する運転領域と、主にオーバーラップ期間を長くすることにより目詰まりを抑制する運転領域と、を設定する。その他の装置は実施例１と同じため説明を省略する。

ここで、内燃機関１が高負荷で運転されているときや、燃料噴射量の総量が多いときにはＰＭの生成量が多い。このときに、オーバーラップ期間を長くすると、気筒２内から吸気ポート３へ吹き返すガス中に含まれるＰＭが、吸気ポート３や吸気管４内に付着する虞がある。そこで、本実施例では、ＰＭの発生量が閾値以上となる運転状態のときには、オーバーラップ期間を長くすることよりも、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加を優先させる。

一方、オーバーラップ期間を延長すると、内部ＥＧＲの効果により燃費が向上する。そこで、ＰＭの発生量が閾値よりも少ない運転状態のときには、オーバーラップ期間を長くすることを優先させる。

図９は、本実施例における制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ９０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ５０１では、ＥＧＲ弁３２の実際の開度が目標開度よりも小さいか否か判定される。ここでは、ステップＳ１０１と同じ処理がなされる。ステップＳ５０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。なお、否定判定がなされた場合には、第１噴射弁８１及び第２噴射弁８２からの燃料噴射量と、オーバーラップ期間とを、内燃機関１の運転状態に応じて決定する。

ステップＳ５０２では、内燃機関１の運転状態に基づいて、オーバーラップ期間の延長と、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加と、の何れを優先させるのか決定する。

図１０は、内燃機関１の運転状態である機関回転数及び機関負荷と、優先させる制御との関係を示した図である。Ａで示される運転領域は、低負荷領域であり、オーバーラップ期間の延長を優先させる。また、Ｂで示される運転領域は、高負荷領域であり、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加を優先させる。

ステップＳ５０３では、オーバーラップ期間の延長を優先させる運転領域であるか否か判定する。ステップＳ５０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ５０７へ進む。

ステップＳ５０４では、オーバーラップ期間が延長される。つまり、実施例２で説明した制御がなされる。

ステップＳ５０５では、デポジット生成速度が閾値よりも大きいか否か判定される。つまり、オーバーラップ期間の延長のみでは、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを防ぐことができないか否か判定される。閾値とは、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが発生しないデポジット生成速度の上限値である。ステップＳ５０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０６へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ５０６では、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合を増加させる。つまり、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加と、オーバーラップ期間の延長とを共に行う。このときには、主としてオーバーラップ期間の延長によりデポジットの生成速度を最大限遅くしつつ、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加によりデポジットの生成速度を閾値以下とする。

ステップＳ５０７では、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加のみを行う。つまり、実施例１で説明した制御がなされる。

ステップＳ５０８では、デポジット生成速度が閾値よりも大きいか否か判定される。つまり、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加のみでは、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが起こることを防ぐことができないか否か判定される。ステップＳ５０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０９へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ５０９では、オーバーラップ期間が延長される。つまり、第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加と、オーバーラップ期間の延長とを共に行う。このときには、主として第２噴射弁８２からの燃料噴射量の割合の増加によりデポジットの生成速度を最大限遅くしつつ、オーバーラップ期間の延長によりデポジットの生成速度を閾値以下とする。

このようにして、第２噴射弁８２の噴孔で目詰まりが発生しないようにする制御に優先順位をつけることにより、燃費の向上と、吸気ポート３等へのＰＭの付着の抑制と、を両立させることができる。

実施例に係る内燃機関の概略構成を表す図である。 実施例１における制御フローを示したフローチャートである。 第２噴射弁からの燃料噴射量の割合の下限値を設定するフローを示したフローチャートである。 ＮＯx生成量と、第２噴射弁の先端温度の目標値との関係を示した図である。 第２噴射弁の先端温度の目標値と、第２噴射弁からの燃料噴射量の割合の下限値との関係を示した図である。 実施例２における制御フローを示したフローチャートである。 オーバーラップ期間を設定するフローを示したフローチャートである。 デポジットの生成速度とオーバーラップ期間の目標値との関係を示した図である。 実施例３における制御フローを示したフローチャートである。 内燃機関の運転状態である機関回転数及び機関負荷と、優先させる制御との関係を示した図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気ポート
４ 吸気管
５ 吸気弁
６ 吸気側カム
７ 排気ポート
８ 排気管
９ 排気弁
１０ シリンダヘッド
１１ 排気側カム
１３ クランクシャフト
１４ コンロッド
１５ ピストン
１６ 吸気絞り弁
２２ 吸気側カムシャフト
２３ 吸気側ＶＶＴ
２４ 吸気側プーリ
２５ 排気側カムシャフト
２６ 排気側ＶＶＴ
２７ 排気側プーリ
３０ ＥＧＲ装置
３１ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
３３ 開度センサ
８１ 第１噴射弁
８２ 第２噴射弁
９０ ＥＣＵ
９１ アクセル開度センサ
９２ クランクポジションセンサ
９３ 排気温度センサ
９５ エアフローメータ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路で開閉するＥＧＲ弁と、
   内燃機関の気筒外の吸気中へ燃料を噴射する第１噴射弁と、
   内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する第２噴射弁と、
   前記ＥＧＲ弁の開度が目標開度に合わないときであって該目標開度よりも小さい場合には、前記ＥＧＲ弁の開度が目標開度に合っているときと比較して、全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁からの燃料噴射量の割合を減少させ且つ前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を増加させる割合変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
2. 前記内燃機関の気筒内の温度を推定する推定手段を備え、
   前記割合変更手段は、気筒内の温度に基づいて全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
3. 前記内燃機関の吸気弁と排気弁とが同時に開弁している期間であるオーバーラップ期間の長さを変更するオーバーラップ期間変更手段を備え、
   前記割合変更手段により全燃料噴射量に対する前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の割合を変更するときには、変更しないときよりも、前記オーバーラップ期間を長くすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
4. 前記オーバーラップ期間は、内燃機関の高負荷運転領域よりも低負荷運転領域のほうを長くすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
5. 前記オーバーラップ期間は、前記第１噴射弁及び前記第２噴射弁からの燃料噴射量の総量が規定値以下のときに長くすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。

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