JP4924229B2 - 内燃機関のｅｇｒシステム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。

内燃機関からのＮＯｘの排出量を低減する技術として、排気の一部を吸気系に戻し内燃機関に再度吸入させるＥＧＲシステムが知られている。また、ターボチャージャを備えた内燃機関において、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、を併設し、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムも開発されている（例えば特許文献１を参照）。なお、ＨＰＬはＨｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐを表し、ＬＰＬはＬｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｏｏｐを表す。ＨＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的高く、ＬＰＬ通路を流れるＥＧＲガスの圧力は比較的低いことから、このような名称が用いられる。
特開２００２−２１６２５号公報 特開２０００−１３０２１８号公報 特開２００５−１４６９１９号公報 特開２００４−４４４８４号公報

このようなＥＧＲシステムとしては、例えば、内燃機関の運転状態が低負荷の時には主にＨＰＬＥＧＲ手段によってＥＧＲを行い、高負荷になるほどＨＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＨＰＬＥＧＲガス）の量を減少させるとともにＬＰＬＥＧＲ手段によって内燃機関に戻される排気（ＬＰＬＥＧＲガス）の量を増加させＥＧＲを行い、内燃機関の運転状態が高負荷の時には主にＬＰＬＥＧＲ手段によってＥＧＲを行うようにしたＥＧＲ制御を実行するＥＧＲシステムが考えられる。

ところで、ＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとではその温度特性が異なる。ＨＰＬ通路は内燃機関本体近傍に設けられ、その経路長が比較的短いため、ＨＰＬＥＧＲガスはＨＰＬ通路を経て内燃機関に戻るまでの流通過程で比較的冷却されにくい。そのため、ＨＰＬＥＧＲガスの温度は比較的高温になる傾向がある。これに対して、ＬＰＬ通路はその経路長が比較的長く、さらにＬＰＬＥＧＲガスの流通経路上にはインタークーラが配置されているため、ＬＰＬＥＧＲガスはＬＰＬ通路を経て内燃機関に戻るまでの流通過程で比較的冷却され易い。そのため、ＬＰＬＥＧＲガスの温度は比較的低温になる傾向がある。

上記のようなＥＧＲ制御を行うＥＧＲシステムにおいて、内燃機関がある運転状態から該運転状態と比較してＨＰＬＥＧＲガス量及び／又はＬＰＬＥＧＲガス量の目標値が異なる別の運転状態に移行する過渡時に、このようなＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとの温度特性の相違に起因して、実際の吸気温度が目標吸気温度からずれる場合がある。なお、ここでいう吸気温度とは、内燃機関の気筒に吸入される吸気の温度を意味するものとする。吸気マニホールドにおける吸気温度としても良い。以下の説明においても特別の記載のない限り同様とする。

例えば、内燃機関の運転状態が高負荷から低負荷へ移行する過渡時は、運転状態が移行
する直前まで低温のＬＰＬＥＧＲガスが吸気系を流通しているため、吸気系機関部材は低温の状態になっている。更に、運転状態が低負荷に移行した直後からの一定期間は、直前まで吸気系に導入されて未だに内燃機関に吸入されていない低温の残留ＬＰＬＥＧＲガスが内燃機関に吸入されることになる。これらの要因により、運転状態が低負荷に移行して高温のＨＰＬＥＧＲガスが吸気系に流入し初めても、吸気温度は即座には上昇しにくい。そのため、実際の吸気温度が目標吸気温度より低い状態が生じる場合がある。吸気温度が目標吸気温度より低い場合、筒内温度が想定よりも低くなるため、着火遅れや失火等の燃焼不安定を招いたりＨＣの排出量が増加したりする虞がある。なお、ここでいう筒内温度とは、内燃機関の筒内のガスの平均的な温度を意味するものとする。

一方、内燃機関の運転状態が低負荷から高負荷へ移行する過渡時は、運転状態が移行する直前まで高温のＨＰＬＥＧＲガスが吸気系を流通しているため、吸気系機関部材は高温の状態になっている。更に、運転状態が高負荷に移行した直後からの一定期間は、直前まで吸気系に導入されて未だに内燃機関に吸入されていない高温の残留ＨＰＬＥＧＲガスが内燃機関に吸入されることになる。これらの要因により、運転状態が高負荷に移行して低温のＬＰＬＥＧＲガスが吸気系に流入し初めても、吸気温度は即座には低下しにくい。そのため、実際の吸気温度が目標吸気温度より高い状態が生じる場合がある。吸気温度が目標吸気温度より高い場合、筒内温度が想定よりも高くなるため、スモークやＮＯｘの発生量が増加する虞がある。

本発明はこのような問題点に鑑みて考案されたものであり、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムにおいて、内燃機関の運転状態が変化する過渡状態における燃焼の不安定化、ＨＣ排出量の増加、スモークやＮＯｘの発生量の増加等の不具合を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムは、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＨＰＬＥＧＲ手段及び前記ＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲ制御手段と、
を備えたＥＧＲシステムであって、特に以下の特徴点を有する。

すなわち、前記ＥＧＲ制御手段は、前記内燃機関の運転状態が高負荷になるほど前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くするとともに、前記内燃機関の運転状態が低負荷になるほど前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くする。

例えば、内燃機関の運転状態が低負荷の時にはＨＰＬＥＧＲ手段のみを用いて、或いは、ＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用するが主にＨＰＬＥＧＲ手段を用いてＥＧＲが行われる。また、内燃機関の運転状態が高負荷側になるに従って全ＥＧＲガスのうちＨＰＬＥＧＲガスの割合が小さくされるとともにＬＰＬＥＧＲガスの割合が大きくされる。つまり、ＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを同程度に併用してＥＧＲが行われる。内燃機関の運転状態が更に高負荷になるとＬＰＬＥＧＲ手段のみを用いて、或いは、ＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用するが主にＬＰＬＥＧＲ手段を用いてＥＧ
Ｒが行われる。更に高負荷側においてＥＧＲが停止される運転領域が設定されても良い。

このようなＥＧＲ制御が行われるＥＧＲシステムにおいては、上述したように、内燃機関の運転状態がある運転状態から当該運転状態と比較してＨＰＬＥＧＲガス量及びＬＰＬＥＧＲガス量の少なくとも一方の制御量が異なる別の運転状態に移行する過渡状態、換言すれば、内燃機関の運転状態がある運転状態から当該運転状態より高負荷側又は低負荷側の運転状態に移行する過渡状態において、ＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとの温度特性の相違に起因して吸気温度の変化に遅れが生じ、実際の吸気温度が移行後の運転状態に対応する目標吸気温度からずれる可能性がある。

例えば、本発明のＥＧＲシステムでは、内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より低負荷側の運転状態に移行する過渡状態、すなわち減速過渡時において、ＥＧＲ制御手段の制御によりＬＰＬＥＧＲガス量が減少させられるとともにＨＰＬＥＧＲガス量が増加させられる。この時、運転状態が移行する直前まで流入していたＬＰＬＥＧＲガスの影響で吸気系が低温になっているため、低温のＬＰＬＥＧＲガスが減量され、高温のＨＰＬＥＧＲガスが増量されても、即座には吸気温度が上昇しにくい。

これに対し、本発明のＥＧＲシステムは、減速過渡時において前記内燃機関の筒内温度を上昇させる筒内温度上昇手段を備えている。これにより、減速過渡時に筒内温度が想定より過剰に低くなることが抑制されるので、燃焼室における燃料の燃焼が安定化し、着火遅れや失火等の燃焼不良を抑制することができるとともに、未燃燃料の発生が抑制され、ＨＣの排出量の増加を抑制することができる。

一方、本発明のＥＧＲシステムでは、内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する過渡状態、すなわち加速過渡時において、ＥＧＲ制御手段の制御によりＨＰＬＥＧＲガス量が減少させられるとともにＬＰＬＥＧＲガス量が増加させられる。この時、運転状態が移行する直前まで流入していたＨＰＬＥＧＲガスの影響で吸気系が高温になっているため、高温のＨＰＬＥＧＲガスが減量され、低温のＬＰＬＥＧＲガスが減量されても、即座には吸気温度が低下しにくい。

これに対し、本発明のＥＧＲシステムは、加速過渡時において前記内燃機関の筒内温度を低下させる筒内温度低下手段を備えている。これにより、加速過渡時に筒内温度が想定より過剰に高くなることが抑制されるので、燃焼室における燃焼温度が過剰に高くなることが抑制され、スモークやＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。

なお、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを併用又は切り替えるＥＧＲ制御については、全ＥＧＲガス量のうちのＨＰＬＥＧＲガス量とＬＰＬＥＧＲガス量との比率を運転状態に応じて連続的又は段階的に変化させる制御であっても良い。また、ＥＧＲが行われる内燃機関の運転状態の領域を、ＨＰＬＥＧＲ手段のみを用いてＥＧＲを行う運転領域（ＨＰＬＥＧＲ領域）と、ＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用してＥＧＲを行う運転領域（ＭＩＸＥＧＲ領域）と、ＬＰＬＥＧＲ手段のみを用いてＥＧＲを行う運転領域（ＬＰＬＥＧＲ領域）と、に分割し、内燃機関の運転状態の属するＥＧＲ領域に応じてＨＰＬＥＧＲ手段とＬＰＬＥＧＲ手段とを切り替える制御であっても良い。

この場合、内燃機関の過渡状態における筒内温度制御としては、例えば、内燃機関の運転状態がＬＰＬＥＧＲ領域からＭＩＸＥＧＲ領域又はＨＰＬＥＧＲ領域に移行する過渡状態において筒内温度上昇手段により筒内温度を上昇させるとともに、内燃機関の運転状態がＨＰＬＥＧＲ領域からＭＩＸＥＧＲ領域又はＬＰＬＥＧＲ領域に移行する過渡状態において筒内温度低下手段により筒内温度を低下させる制御を行うことができる。

これにより、実際の吸気温度が運転状態に対応する目標吸気温度と比較して低くなり易い、ＬＰＬＥＧＲ領域からＭＩＸＥＧＲ領域又はＨＰＬＥＧＲ領域への移行時において、失火等の燃焼不良を抑制できる。更に、実際の吸気温度が運転状態に対応する目標吸気温度と比較して高くなり易い、ＨＰＬＥＧＲ領域からＭＩＸＥＧＲ領域又はＬＰＬＥＧＲ領域への移行時において、スモークやＮＯｘの発生量の増加を抑制できる。

本発明おいて、筒内温度上昇手段又は筒内温度低下手段として種々の手段を採用し得る。

例えば、筒内温度上昇手段としては、燃焼室内における燃料の燃焼温度を上昇させる手段を採用できる。具体的には、燃料噴射時期を進角させる手段、パイロット噴射量を増加させる手段、有効圧縮比を高くする手段（例えば吸気バルブの閉弁時期を進角させる、可変圧縮比機構により機械圧縮比を高くする等）、内部ＥＧＲ量を増加させる手段（例えば、排気バルブの閉弁時期を進角させる、排気バルブの閉弁時期を遅角させる、バルブオーバーラップ量を増加させる、マイナスオーバーラップ量を増加させる、排気絞り弁を絞る、ＶＮターボシステムにおけるノズルベーンの開度を絞る等）、吸気バルブの開弁時期を遅角させる手段、等を採用し得る。

また、筒内温度上昇手段としては、内燃機関の筒内に吸入される吸気の温度である吸気温度を上昇させる手段を採用することもできる。ここでいう吸気温度とは、例えば吸気マニホールドにおける吸気の温度である。具体的には、ＨＰＬ通路にＨＰＬＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該ＨＰＬＥＧＲクーラのバイパス通路を流れるＥＧＲガスの量を増加させる手段、ＬＰＬ通路にＬＰＬＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該ＬＰＬＥＧＲクーラのバイパス通路を流れるＥＧＲガスの量を増加させる手段、吸気通路にインタークーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該インタークーラのバイパス通路を流れる吸気の量を増加させる手段、全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの比率を高くする手段、等を採用し得る。

筒内温度低下手段としては、燃焼室内における燃料の燃焼温度を低下させる手段を採用できる。具体的には、燃料噴射時期を遅角させる手段、パイロット噴射量を減少させる手段、有効圧縮比を低くする手段（例えば吸気バルブの閉弁時期を遅角させる、可変圧縮比機構により機械圧縮比を低くする等）、内部ＥＧＲ量を減少させる手段（例えば、バルブオーバーラップ量を減少させる、排気絞り弁を開き側にする、ＶＮターボシステムにおけるノズルベーンの開度を開き側にする等）、等を採用し得る。

また、筒内温度低下手段としては、内燃機関の筒内に吸入される吸気の温度である吸気温度を低下させる手段を採用することもできる。具体的には、ＨＰＬ通路にＨＰＬＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該ＨＰＬＥＧＲクーラのバイパス通路を流れるＥＧＲガスの量を減少させる手段、ＬＰＬ通路にＬＰＬＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該ＬＰＬＥＧＲクーラのバイパス通路を流れるＥＧＲガスの量を減少させる手段、吸気通路にインタークーラをバイパスするバイパス通路を有する構成において当該インタークーラのバイパス通路を流れる吸気の量を減少させる手段、全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの比率を低くする手段、等を採用し得る。

以上説明したように、本発明では、内燃機関の運転状態がある運転状態から当該運転状態より低負荷側又は高負荷側の運転状態に移行する過渡状態等において、吸気温度が目標吸気温度より低くなり易い減速過渡状態では筒内温度を上昇させる制御が行われ、吸気温度が目標吸気温度より高くなり易い加速過渡状態では筒内温度を低下させる制御が行われ
る。

ここで、後者の場合に、筒内温度を低下させる制御を実行することによって筒内温度が低下し過ぎ、かえって失火等の燃焼不良を招いてしまうことを抑制するために、筒内温度上昇手段により筒内温度を上昇させる制御を実行する場合と比較して、筒内温度低下手段により筒内温度を低下させる制御を実行する場合の制御量（制御ゲイン）を小さくしても良い。

詳細には、ある減速過渡時において前記筒内温度上昇手段によって前記筒内温度を上昇させる制御を行わない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
ある加速過渡時において前記筒内温度低下手段によって前記筒内温度を低下させる制御を行わない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
が互いに同程度であるような減速過渡時及び加速過渡時について、
当該減速過渡時において前記筒内温度上昇手段によって筒内温度を上昇させる時の筒内温度上昇幅と比較して、当該加速過渡時において前記筒内温度低下手段によって筒内温度を低下させる時の筒内温度低下幅を小さくしても良い。

例えば、内燃機関の運転状態がより低負荷側の運転状態に移行する時に一時的に実際の吸気温度が目標吸気温度より１０℃低くなる減速過渡状態と、内燃機関の運転状態がより高負荷側の運転状態に移行する時に一時的に実際の吸気温度が目標吸気温度より１０℃高くなる加速過渡状態と、を比較した場合、当該減速過渡時において筒内温度上昇手段が燃料噴射時期を１ｄｅｇ進角させるならば、当該加速過渡時において筒内温度低下手段は燃料噴射時期を０．５ｄｅｇ遅角させる。筒内温度上昇手段、筒内温度低下手段として燃料噴射時期を補正する手段の他に、上述した各種の手段を採用した場合においても同様である。

このように、筒内温度を低下させる制御における操作量を相対的に小さくすれば、筒内温度低下手段による筒内温度低下制御の実行に起因して筒内温度が低下し過ぎることを抑制でき、失火等の燃焼不安定を招いてしまう可能性を低減できる。

本発明のＥＧＲシステムは、上述した筒内温度上昇手段の代わりに、減速過渡時において内燃機関の筒内の不活性成分量を減少させる不活性成分量減少手段を備えた構成とすることもできる。この構成によれば、減速過渡時に筒内の不活性成分量が少なくなるため、燃焼が安定化する。これにより、吸気温度が想定よりも低くなり易く燃焼が不安定化し易い減速過渡時においても、燃焼不安定化やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。

また、本発明のＥＧＲシステムは、上述した筒内温度低下手段の代わりに、加速過渡時において内燃機関の筒内の不活性成分量を増加させる不活性成分量増加手段を備えた構成とすることもできる。この構成によれば、加速過渡時に筒内の不活性成分量が多くなるため、ＮＯｘの発生量を低減できる。これにより、吸気温度が想定よりも高くなり易くＮＯｘ発生量が増加し易い加速過渡時においても、ＮＯｘ発生量の増加を抑制することができる。

ここで、不活性成分とは、例えば二酸化炭素や水等の非可燃物質や、吸熱性があり燃焼温度を低下させる作用を示す成分である。

上記構成において、不活性成分量低減手段としては、例えば、前記ＨＰＬＥＧＲ手段及び前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される全ＥＧＲガス量を減少させる手段
を採用できる。一方、不活性成分量増加手段としては、例えば、前記ＨＰＬＥＧＲ手段及び前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される全ＥＧＲガス量を増加させる手段を採用できる。

この場合、全ＥＧＲガス量を増減する手段としては、例えば、ＨＰＬ通路に設けられＨＰＬＥＧＲガスの量を調節するＨＰＬＥＧＲ弁の開度を調節する手段や、ＬＰＬ通路に設けられＬＰＬＥＧＲガスの量を調節するＬＰＬＥＧＲ弁の開度を調節する手段等を例示できる。特に、ＨＰＬＥＧＲガス量はＬＰＬＥＧＲガス量と比較して応答性良く変化する傾向があるため、ＨＰＬＥＧＲガス量を制御することによって全ＥＧＲガス量を増減させることが好適である。

上記構成では、内燃機関の運転状態がある運転状態から当該運転状態より低負荷側又は高負荷側の運転状態に移行する過渡状態等において、吸気温度が目標吸気温度より低くなり易い減速過渡状態では不活性成分量を減少させる制御が行われ、吸気温度が目標吸気温度より高くなり易い加速過渡状態では不活性成分量を増加させる制御が行われる。

ここで、後者の場合に、不活性成分量を増加させる制御を実行することによって筒内の不活性成分量が増加し過ぎ、かえって失火等の燃焼不良を招いてしまうことを抑制するために、不活性成分量減少手段により不活性成分量を減少させる制御を実行する場合と比較して、不活性成分量増加手段により不活性成分量を増加させる制御を実行する場合の制御量（制御ゲイン）を小さくしても良い。

詳細には、ある減速過渡時において前記不活性成分量減少手段によって前記不活性成分量を減少させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
ある加速過渡時において前記不活性成分量増加手段によって前記不活性成分量を増加させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
が互いに同程度であるような減速過渡状態及び加速過渡状態について、
当該減速過渡時において前記不活性成分量減少手段によって不活性成分量を減少させる時の減少幅と比較して、当該加速過渡時において前記不活性成分量増加手段によって不活性成分量を増加させる時の増加幅を小さくしても良い。

例えば、内燃機関の運転状態がより低負荷側の運転状態に移行する時に一時的に実際の吸気温度が目標吸気温度より１０℃低くなる減速過渡状態と、内燃機関の運転状態がより高負荷側の運転状態に移行する時に一時的に実際の吸気温度が目標吸気温度より１０℃高くなる加速過渡状態と、を比較した場合、当該減速過渡時において不活性成分量減少手段がＨＰＬＥＧＲ弁開度を１０％閉弁方向に変化させるならば、当該加速過渡時において不活性成分量増加手段がＨＰＬＥＧＲ弁開度を５％開弁方向に変化させる。

このように、不活性成分量を増加させる制御における操作量を相対的に小さくすれば、不活性成分量増加手段による不活性成分量増加制御の実行に起因して筒内の不活性成分量が増加し過ぎ、失火等の燃焼不安定を招いてしまう可能性を低減できる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて本発明を構成し得る。

本発明により、内燃機関の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ手段及びＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲシステムにおいて、内燃機関の運転状態が変化する過渡状態における燃焼の不安定化、ＨＣ排出量の増加、スモークやＮＯｘの発生量の増
加等の不具合を抑制することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施例に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。

気筒２内でピストン（図示略）と気筒内壁面とによって区画形成される燃焼室（図示略）は、吸気バルブ（図示略）によって開閉される開口部（図示略）を介して吸気ポート（図示略）と連通し、各気筒２の吸気ポートは吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気マニホールド１７には、吸気の温度を測定する吸気温度センサ２５が設けられている。吸気マニホールド１７と吸気通路３との接続部近傍には、後述するＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３を流通する吸気の量を調節する第２スロットル弁９が配置されている。第２スロットル弁９より上流の吸気通路３には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。インタークーラ８より上流の吸気通路３には、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が配置されている。コンプレッサ１１より上流の吸気通路３には、後述するＬＰＬ通路３１が接続されている。ＬＰＬ通路３１の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。第１スロットル弁６より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を測定するエアフローメータ７が設けられている。吸気通路３には、さらに上流においてエアクリーナ（図示略）が接続されている。以下、吸気通路３、吸気マニホールド１７、及びこれらに配置されたインタークーラ８やコンプレッサ１１等を「吸気系」と総称する場合もある。

このように構成された吸気系では、エアクリーナを通過して塵や埃等が除去された空気が吸気通路３に流入する。吸気通路３に流入した空気は、コンプレッサ１１を通過して加圧された後インタークーラ８を通過して冷却されるとともに、後述するＬＰＬＥＧＲ装置３０及びＨＰＬＥＧＲ装置４０によって吸気通路３に導かれたＥＧＲガスと混合しつつ吸気マニホールド１７に流入し、吸気マニホールド１７の各枝管を介して各気筒２の吸気ポートへ分配される。吸気ポートへ分配された吸気は、吸気バルブが開弁した際に各気筒２の燃焼室内へ吸入される。

前記燃焼室は排気バルブ（図示略）によって開閉される開口部（図示略）を介して排気ポート（図示略）と連通し、各気筒２の排気ポートは排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気マニホールド１８と排気通路４との接続部近傍には、ＨＰＬ通路４１が接続されている。ＨＰＬ通路４１の接続箇所より下流の排気通路４には、ターボチャージャ１３のタービン１２が配置されている。ターボチャージャ１３はタービン１２を通過する排気の流路面積を可変にするノズルベーン５を備えた可変容量型のターボチャージャである。タービン１２より下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、流入する排気の酸素濃度が高い時には排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低くなると吸蔵していたＮＯｘを放出して還元し浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、捕集したＰＭを適時に酸化し除去可能なパティキュレートフィルタと、排気中のＨＣを吸着し酸化し浄化する酸化触媒と、を有して構成される。なお、排気浄化装置１０の構成はこの例に限られない。排気浄化装置１０より下流の排気通路４には、排気通路４を流通する排気の量を調節す
る排気絞り弁１９が配置されている。排気絞り弁１９より下流の排気通路４には、ＬＰＬ通路３１が接続されている。なお、排気絞り弁１９がＬＰＬ通路３１の接続箇所より下流の排気通路４に配置されている構成も採用可能である。以下、排気通路４、排気マニホールド１８、及びこれらに配置されたタービン１２や排気浄化装置１０等を「排気系」と総称する場合もある。

このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼した既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、排気通路４に流入する。排気通路４に流入した排気はタービン１３を回転駆動した後排気浄化装置１０において含有する有害物質を浄化されるとともに、その一部が後述するＬＰＬＥＧＲ装置３０及びＨＰＬＥＧＲ装置４０によってＥＧＲガスとして吸気通路３に導かれる。排気浄化装置１０において浄化された後に排気は大気中に放出される。

各気筒２には燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が設けられている。各燃料噴射弁による燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射回数等の開閉動作は燃料噴射制御装置２４によって制御される。

内燃機関１には、タービン１２より上流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より下流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻すＨＰＬＥＧＲ装置４０が備えられている。ＨＰＬＥＧＲ装置４０は、タービン１２より上流の排気通路４と第２スロットル弁９より下流の吸気通路３とを接続するＨＰＬ通路４１を有し、該ＨＰＬ通路４１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＨＰＬＥＧＲ装置４０によって燃焼室に戻される排気を以下「ＨＰＬＥＧＲガス」という。

ＨＰＬ通路４１の途中にはＨＰＬＥＧＲガスを冷却するＨＰＬＥＧＲクーラ４３が配置されている。ＨＰＬＥＧＲクーラ４３より下流側（吸気通路３側）のＨＰＬ通路４１には、ＨＰＬ通路４１の流路面積を変更するＨＰＬＥＧＲ弁４２が配置されている。ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を調節することによってＨＰＬ通路４１を流れるＨＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＨＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第２スロットル弁９の開度を調節したりノズルベーン５の開度を調節したりすることによって背圧を調節する手段を採用することもできる。本実施例においては、ＨＰＬＥＧＲ装置４０が本発明におけるＨＰＬＥＧＲ手段に相当する。

内燃機関１には、タービン１２より下流の排気通路４を流れる排気の一部をコンプレッサ１１より上流の吸気通路３に導き、該排気を内燃機関１の燃焼室に戻すＬＰＬＥＧＲ装置３０が備えされている。ＬＰＬＥＧＲ装置３０は、排気絞り弁１９より下流の排気通路４とコンプレッサ１１より上流の吸気通路３とを接続するＬＰＬ通路３１を有し、該ＬＰＬ通路３１を介して前記排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＬＰＬＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される排気を以下「ＬＰＬＥＧＲガス」という。

ＬＰＬ通路３１の途中にはＬＰＬＥＧＲガスを冷却するＬＰＬＥＧＲクーラ３３が配置されている。ＬＰＬＥＧＲクーラ３３より下流側（吸気通路３側）のＬＰＬ通路３１には、ＬＰＬ通路３１の流路面積を変更するＬＰＬＥＧＲ弁３２が配置されている。ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を調節することによってＬＰＬ通路３１を流れるＬＰＬＥＧＲガスの量が調節される。なお、ＬＰＬＥＧＲガス量を調節する手段としては、第１スロットル弁６の開度を調節してＬＰＬ通路３１の上流と下流との差圧を調節する手段を採用することもできる。本実施例においては、ＬＰＬＥＧＲ装置３０が本発明におけるＬＰＬＥＧＲ手段に相当する。

このように構成されたＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によってＥＧＲ
が行われると、水や二酸化炭素等の不燃性且つ吸熱性を有する不活性ガス成分が吸気中に混入されるので、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下し、ＮＯｘの発生量が減少する。

内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュータである。ＥＣＵ２０には、上述したエアフローメータ７、吸気温度センサ２５の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサ類が電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射制御装置２４、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、ノズルベーン５、排気絞り弁１９、ＬＰＬＥＧＲ弁３２、ＨＰＬＥＧＲ弁４２等の機器類が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれら各機器が制御される。

ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて内燃機関１の回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて内燃機関１の負荷を算出する。このようにして取得した運転状態に応じて、目標燃料噴射時期、目標燃料噴射量、目標吸気温度等を読み込み、それら各パラメータの実際値が目標値になるように上記各機器を制御する。

ここで、本実施例のＥＧＲシステムにおいて行われるＥＧＲ制御について説明する。

図２に示すように、本実施例のＥＧＲシステムでは、内燃機関１の運転状態に応じてＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用又は切り替えてＥＧＲを行う。図２において、横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。図２に示すように、本実施例のＥＧＲ制御では、内燃機関１の運転状態が低負荷且つ低回転の時には主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲを行う。また、機関負荷又は機関回転数が高くなるほどＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いて行われるＥＧＲ量（ＨＰＬＥＧＲガス量）を減少させるとともに、ＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いて行われるＥＧＲ量（ＬＰＬＥＧＲガス量）を増加させて、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲを行う。また、内燃機関１の運転状態が高負荷乃至高回転側の時には主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲを行う。

図２において、「ＨＰＬ」と表示された領域が、主にＨＰＬＥＧＲ装置４０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＨＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ。また、「ＬＰＬ」と表示された領域が、主にＬＰＬＥＧＲ装置３０を用いてＥＧＲが行われる運転状態の領域を表す。この領域を以下「ＬＰＬＥＧＲ領域」と呼ぶ。ＨＰＬＥＧＲ領域とＬＰＬＥＧＲ領域との間の「ＭＩＸ」と表示された中負荷又は中回転の領域が、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０を併用してＥＧＲが行われる領域を表す。この領域を以下「ＭＩＸＥＧＲ領域」と呼ぶ。上述のように、ＭＩＸＥＧＲ領域では内燃機関１の運転状態が高負荷又は高回転側の運転状態になるほどＨＰＬＥＧＲガス量が減少させられるとともに、ＬＰＬＥＧＲガス量が増加させられる制御が行われる。換言すると、高負荷又は高回転側になるほど全ＥＧＲガス中のＨＰＬＥＧＲガスの割合（ＨＰＬＥＧＲ比率）が低くされるとともに、全ＥＧＲガス中のＬＰＬＥＧＲガスの割合（ＬＰＬＥＧＲ比率）が高くされる。

各運転状態に対応するＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量の目標値は、内燃機関１が当該運転状態で定常運転している時のＮＯｘ発生量、スモーク発生量、ＨＣ発生量、
燃料消費率等の機関性能や排気性能に関する諸特性が所定の規制値や所望の目標値を達成するように適合作業によって予め定められ、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。ＥＣＵ２０は取得した内燃機関１の運転状態に基づいて、当該運転状態に対応するＨＰＬＥＧＲガス量やＬＰＬＥＧＲガス量の目標値をＲＯＭから読み込み、ＨＰＬＥＧＲ装置４０やＬＰＬＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される排気の量がそれぞれの目標値になるように、ＨＰＬＥＧＲ弁４２、ＬＰＬＥＧＲ弁３２、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１９、ノズルベーン５等の開度を制御する。本実施例においては、上記のＥＧＲ制御を行うＥＣＵ２０が本発明におけるＥＧＲ制御手段に相当する。

ところで、ＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとはその温度特性が異なる。ＨＰＬ通路４１は内燃機関１の本体近傍に設けられ、その経路長が比較的短いため、ＨＰＬＥＧＲガスはＨＰＬ通路４１及び吸気通路３を経て内燃機関１に戻るまでの流通過程で比較的冷却されにくい。従って、ＨＰＬＥＧＲガスの温度は比較的高温になる傾向がある。これに対して、ＬＰＬ通路３１はその経路長が比較的長く、さらにＬＰＬＥＧＲガスの流通経路上にはインタークーラ８が配置されているため、ＬＰＬＥＧＲガスがＬＰＬ通路３１及び吸気通路３を経て内燃機関１に戻るまでの流通過程で比較的冷却され易い。従って、ＬＰＬＥＧＲガスの温度は比較的低温になる傾向がある。

本実施例のように内燃機関１の運転状態に応じてＬＰＬＥＧＲガス量及びＨＰＬＥＧＲガス量を変化させるＥＧＲ制御を行うＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の運転状態がある運転状態から該運転状態と比較してＨＰＬＥＧＲガス量及び／又はＬＰＬＥＧＲガス量の目標値が異なる別の運転状態に移行する過渡状態において、このＨＰＬＥＧＲガスとＬＰＬＥＧＲガスとの温度特性の相違に起因して、吸気温度の変化に遅れが生じ、実際の吸気温度が移行後の運転状態に対応する目標吸気温度に対して一時的にずれた状態になる場合がある。なお、ここでいう吸気温度は、内燃機関１の気筒２に吸入される吸気の温度を意味するものとする。本実施例では、吸気温度センサ２５によって検出される吸気マニホールド１７における吸気の温度をこの意味での吸気温度としている。以下の説明において、特別の記載のない限り、「吸気温度」はこの意味で用いられる。

例えば、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行する減速過渡時においては、ＬＰＬＥＧＲガス量の目標値が減少するとともに、ＨＰＬＥＧＲガス量の目標値が増加する。ここで、運転状態が移行する直前まで吸気系を流通しているＥＧＲガスは、移行後の運転状態の定常時において吸気系を流通するＥＧＲガスと比較して、低温のＬＰＬＥＧＲガスを相対的に多く含み、相対的に低温である。従って、運転状態が移行した直後の吸気系の温度は、移行後の運転状態の定常時と比較して相対的に低温の状態になっている。吸気系にはインタークーラ８等の熱容量の大きな機関部材が配置されているため、運転状態が移行した後、相対的に高温のＥＧＲガスが吸気系に流入し始めても、吸気系の温度は即座には上昇しにくい。

さらに、運転状態が移行した直後、運転状態が移行する直前までに既に吸気系に流入している相対的に低温のＥＧＲガスが、運転状態が移行した後の相対的に高温のＥＧＲガスによって掃気されるまでの一定期間は、この相対的に低温のＥＧＲガスが燃焼室に吸入される。そのため、運転状態が移行した後、相対的に高温のＥＧＲガスが吸気系に流入し始めても、この一定期間は吸気温度が上昇しにくい。

このように、内燃機関１の減速過渡時においては、実際の吸気温度が、移行後の運転状態に対応する目標吸気温度と比較して低くなる傾向がある。吸気温度が目標吸気温度より低い場合、筒内温度が想定よりも低くなるため、着火遅れや失火等の燃焼の不安定化を招いたり、ＨＣの排出量が増加したりする可能性がある。

一方、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行する加速過渡時においては、ＬＰＬＥＧＲガス量の目標値が増加するとともに、ＨＰＬＥＧＲガス量の目標値が減少する。ここで、運転状態が移行する直前まで吸気系を流通しているＥＧＲガスは、移行後の運転状態の定常時において吸気系を流通するＥＧＲガスと比較して、高温のＨＰＬＥＧＲガスを相対的に多く含み、相対的に高温である。従って、運転状態が移行した直後の吸気系の温度は、移行後の運転状態の定常時と比較して相対的に高温の状態になっている。吸気系にはインタークーラ８等の熱容量の大きな機関部材が配置されているため、運転状態が移行した後、相対的に低温のＥＧＲガスが吸気系に流入し始めても、吸気系の温度は即座には低下しにくい。

さらに、運転状態が移行した直後、運転状態が移行する直前までに既に吸気系に流入している相対的に高温のＥＧＲガスが、運転状態が移行した後の相対的に低温のＥＧＲガスによって掃気されるまでの一定期間は、この相対的に高温のＥＧＲガスが燃焼室に吸入される。そのため、運転状態が移行した後、相対的に低温のＥＧＲガスが吸気系に流入し始めても、この一定期間は吸気温度が低下しにくい。

このように、内燃機関１の加速過渡時においては、実際の吸気温度が、移行後の運転状態に対応する目標吸気温度と比較して高くなる傾向がある。吸気温度が目標吸気温度より高い場合、筒内温度が想定よりも高くなるため、スモークやＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。

これに対し、本実施例のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、燃料噴射弁による燃料噴射時期を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本燃料噴射時期（低負荷基本燃料噴射時期）より進角させる。これにより、燃焼室における燃料の燃焼温度が高くなり、筒内温度が上昇するため、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなっている状況においても、燃焼が不安定化したりＨＣの排出量が増加したりする不具合を抑制できる。

図３は、減速過渡時に上述の燃料噴射時期進角制御を実行した場合の燃料噴射時期、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図３（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達する。そのため、図３（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（低負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＬＯ１より低くなっている状況で燃焼が行われることになり、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりする不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例では、図３（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、燃料噴射時期を低負荷基本燃料噴射時期θＦＬＯ１より進角側の減速過渡時燃料噴射時期θＦＴＤに制御する。これにより燃焼温度が上昇するため、図３（Ａ）の実線で示すように、燃料噴射時期の進角補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、燃料噴射時期の進角補正は解除され、低負荷基本燃料噴射時期θＦＬＯ１に制御される。

ここで、減速過渡時燃料噴射時期θＦＴＤは、図３（Ｃ）の実線で示すように低負荷基本燃料噴射時期θＦＬＯ１に対して一定値だけ進角させた値としても良いし、或いは、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に漸近していくのに応じて、図３（Ｃ）の一点鎖線で示すように低負荷基本燃料噴射時期θＦＬＯ１に対する進角補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくしても良い。

一方、本実施例のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、燃料噴射弁による燃料噴射時期を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本燃料噴射時期（高負荷基本燃料噴射時期）より遅角させる。これにより、燃焼室における燃料の燃焼温度が低くなり、筒内温度が過剰に高くなることが抑制されるため、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなっている状況においても、スモークやＮＯｘの発生量が増加することを抑制できる。

図４は、加速過渡時に上述の燃料噴射時期遅角制御を実行した場合の燃料噴射時期、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図４（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達する。そのため、図４（Ｃ）の破線で示すように、燃料噴射時期を内燃機関１の運転状態が移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２に変化させても、図４（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（高負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＨＩ２より高くなっている状況で燃焼が行われることになり、スモークやＮＯｘの発生量が増加する不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例では、図４（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、燃料噴射時期を高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２より遅角側の加速過渡時燃料噴射時期θＦＴＡに制御する。これにより燃焼温度が低下するため、図４（Ａ）の実線で示すように、燃料噴射時期の遅角補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘの増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、燃料噴射時期の遅角補正は解除され、高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２に制御される。

ここで、加速過渡時燃料噴射時期θＦＴＡは、図４（Ｃ）の実線で示すように高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２に対して一定値だけ遅角させた値としても良いし、或いは、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に漸近していくのに応じて、図４（Ｃ）の一点鎖線で示すように高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２に対する遅角補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくしても良い。

ここで、図３に示した減速過渡状態において本実施例に係る燃料噴射時期の進角制御を行わなかった場合に想定される実際の吸気温度（ＴＩＮＨＩ１）と目標吸気温度（ＴＩＮＬＯ１）との差ΔＴＤ＝（ＴＩＮＨＩ１−ＴＩＮＬＯ１）と、図４に示した加速過渡状態において本実施例に係る燃料噴射時期の遅角制御を行わなかった場合に想定される実際の吸気温度（ＴＩＮＬＯ２）と目標吸気温度（ＴＩＮＨＩ２）との差ΔＴＡ＝（ＴＩＮＬＯ２−ＴＩＮＨＩ２）と、の間に、図５に示すように、｜ΔＴＤ｜≒｜ΔＴＡ｜の関係が成り立つような減速過渡状態及び加速過渡状態の組に関して、当該減速過渡時に実行される燃料噴射時期の進角補正量ΔθＦＤ＝（θＦＴＤ−θＦＬＯ１）と、当該加速過渡時に実
行される燃料噴射時期の遅角補正量ΔθＦＡ＝（θＦＴＡ−θＦＨＩ２）との間に、｜ΔθＦＤ｜＞｜ΔθＦＡ｜の関係が成り立つように減速過渡時燃料噴射時期θＦＴＤ及び加速過渡時燃料噴射時期θＦＴＡを定めても良い。つまり、筒内温度を低下させる制御の制御量（制御ゲイン）を筒内温度を上昇させる制御の制御量（制御ゲイン）より小さくしても良い。こうすることで、加速過渡時に筒内温度が過剰に高くなることを抑制すべく筒内温度を低下させる制御を行った場合に、筒内温度が低下し過ぎて逆に失火等の燃焼不良を招いてしまう可能性を極力低減することができる。

以下、ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述の燃料噴射時期の補正制御について、図６に基づいて説明する。図６は、過渡時の燃料噴射時期の補正制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、各種センサからの出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷及び機関回転数を取得する。

次に、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ１０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて、内燃機関１が定常状態、減速過渡状態、又は加速過渡状態のいずれであるかを判定する。定常状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７に進む。減速過渡状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に進む。加速過渡状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に一致したか否かを判定する。本ルーチンでは、吸気温度と低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１との差の絶対値が所定の許容範囲内に収まっている場合に、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に一致したと判定する。ステップＳ１０３で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７に進む。一方、ステップＳ１０３で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期を低負荷基本燃料噴射時期θＦＬＯ１より進角させて減速過渡時燃料噴射時期θＦＴＤに制御する。その後、ＥＣＵ２０はステップＳ１０３に戻る。本実施例においては、ステップＳ１０４を実行するＥＣＵ２０が本発明における筒内温度上昇手段に相当する。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に一致したか否かを判定する。本ルーチンでは、吸気温度と高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２との差の絶対値が所定の許容範囲内に収まっている場合に、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に一致したと判定する。ステップＳ１０５で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０７に進む。一方、ステップＳ１０５で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期を高負荷基本燃料噴射時期θＦＨＩ２より遅角させて加速過渡時燃料噴射時期θＦＴＡに制御する。その後、ＥＣＵ２０はステップＳ１０５に戻る。本実施例においては、ステップＳ１０６を実行するＥＣＵ２０が本発明における筒内温度低下手段に相当する。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期をステップＳ１０１で取得した内燃機関１の運転状態に対応する基本燃料噴射時期に制御する。

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。以下では、実施例１と同一又は同等の構成要素については説明を省略し、実施例１で用いた名称及び符号を用いる。実施例２では、燃料噴射弁が主たる燃料噴射であるメイン噴射と、該メイン噴射に先立って行われる少量の燃料噴射であるパイロット噴射と、の複数回の燃料噴射を１サイクル中に行う燃料噴射制御が燃料噴射制御装置２４によってなされる。

本実施例２のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、燃料噴射弁によるパイロット噴射量を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本パイロット噴射量（低負荷基本パイロット噴射量）より増加させる。これにより、十分な噴射量のパイロット噴射による予備燃焼が行われた後、メイン噴射燃料が噴射されるので、安定した燃焼が行われる。従って、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなっている状況においても、燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制できる。

図７は、減速過渡時に上述のパイロット噴射量増量制御を実行した場合のパイロット噴射量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図７（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達する。そのため、図７（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（低負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＬＯ１より低くなっている状況で燃焼が行われることになり、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりする不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例では、図７（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、パイロット噴射量を低負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＬＯ１より増加させた減速過渡時パイロット噴射量ＱＦＰＴＤに制御する。これにより、筒内温度が上昇するため、図７（Ａ）の実線で示すように、パイロット噴射量の増量補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、パイロット噴射量の増量補正は解除され、低負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＬＯ１に制御される。

ここで、減速過渡時パイロット噴射量ＱＦＰＴＤは、図７（Ｃ）の実線で示すように低負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＬＯ１に対して一定値だけ増加させた値としても良いし、或いは、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に漸近していくのに応じて、図７（Ｃ）の一点鎖線で示すように低負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＬＯ１に対する増量補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくしても良い。

一方、本実施例２のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、燃料噴射弁によるパイロット噴射量を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本パイロット噴射量（高負荷基本パイロット噴射量）より減少させる。これにより、筒内温度が過剰に高温になることが抑制される。従って、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなっている状況においても、スモークやＮＯｘの発生量の増加を抑制できる。

図８は、加速過渡時に上述のパイロット噴射量減量制御を実行した場合のパイロット噴射量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図８（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達する。そのため、図８（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（高負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＨＩ２より高くなっている状況で燃焼が行われることになり、スモークやＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。

それに対し、本実施例では、図８（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、パイロット噴射量を高負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＨＩ２より減少させた加速過渡時パイロット噴射量ＱＦＰＴＡに制御する。これにより、筒内温度が過剰に上昇することが抑制されるため、図８（Ａ）の実線で示すように、パイロット噴射量の減量補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘ発生量の増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、パイロット噴射量の減量補正は解除され、高負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＨＩ２に制御される。

ここで、加速過渡時パイロット噴射量ＱＦＰＴＡは、図８（Ｃ）の実線で示すように高負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＨＩ２に対して一定値だけ減少させた値としても良いし、或いは、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に漸近していくのに応じて、図８（Ｃ）の一点鎖線で示すように高負荷基本パイロット噴射量ＱＦＰＨＩ２に対する減量補正量を連続的または段階的に、徐々に小さくしても良い。

ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述のパイロット噴射量の補正制御のルーチンについては、実施例１等と同様であるので詳細な説明を省略する。

次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の構成は、実施例１の構成に加えて、更に吸気バルブ及び排気バルブの開閉動作特性を可変制御する可変動弁機構（ＶＶＴ）を備えたものである。

本実施例３のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、吸気行程における吸気バルブの閉弁時期を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本吸気バルブ閉弁時期（低負荷基本吸気バルブ閉弁時期）より進角させ、下死点近傍の時期を吸気バルブの閉弁時期として制御する。これにより、圧縮行程における有効圧縮ストローク長を十分に確保されるので、有効圧縮比が高くなり、圧縮端温度が上昇する。従って、筒内温度が上昇し、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなっている状況においても、燃焼が不安定化したりＨＣの排出量が増加したりする不具合を抑制できる。

図９は、減速過渡時に上述の吸気バルブ閉弁時期進角制御を実行した場合の有効圧縮比、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図９（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化せず、一定の遅れ
期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達する。そのため、図９（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（低負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＬＯ１より低くなっている状況で燃焼が行われることになり、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりする不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例では、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、吸気行程における吸気バルブの閉弁時期を低負荷基本吸気バルブ閉弁時期より進角側に補正するので、図９（Ｃ）の実線で示すように、当該過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中の有効圧縮比が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本有効圧縮比（低負荷基本有効圧縮比）ＥＣＲＬＯ１より高い減速過渡時有効圧縮比ＥＣＲＴＤになる。これにより圧縮行程での圧縮端温度が高くなり、筒内温度が上昇するため、図９（Ａ）の実線で示すように、吸気バルブ閉弁時期の進角補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、吸気バルブ閉弁時期の進角補正は解除され、有効圧縮比が低負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＬＯ１になる。

ここで、減速過渡時の吸気バルブ閉弁時期を低負荷基本吸気バルブ閉弁時期に対して一定値だけ進角させた値とすることによって、図９（Ｃ）の実線で示すように減速過渡時有効圧縮比ＥＣＲＴＤを低負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＬＯ１に対して一定値だけ高くしても良いし、或いは、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に漸近していくのに応じて、吸気バルブ閉弁時期の低負荷基本吸気バルブ閉弁時期に対する進角補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくすることによって、図９（Ｃ）の一点鎖線で示すように減速過渡時有効圧縮比を低負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＬＯ１に対して連続的又は段階的に、徐々に近付けても良い。

一方、本実施例３のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、吸気行程における吸気バルブの閉弁時期を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本吸気バルブ閉弁時期（高負荷基本吸気バルブ閉弁時期）より遅角させ、下死点以降の時期を吸気バルブの閉弁時期として制御する。これにより、圧縮行程における有効圧縮ストローク長が短くなるので、有効圧縮比が低くなり、圧縮端温度が低下する。従って、筒内温度が低下し、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなっている状況においても、スモークやＮＯｘの発生量が増加することを抑制できる。

図１０は、加速過渡時に上述の吸気バルブ閉弁時期遅角制御を実行した場合の有効圧縮比、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図１０（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達する。そのため、図１０（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（高負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＨＩ２より高くなっている状況で燃焼が行われることになり、スモークやＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。

それに対し、本実施例では、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、吸気行程における吸気バルブの閉弁時期を高負荷基本
吸気バルブ閉弁時期より遅角側に補正するので、図１０（Ｃ）の実線で示すように、当該過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中の有効圧縮比が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本有効圧縮比（高負荷基本有効圧縮比）ＥＣＲＨＩ２より低い加速過渡時有効圧縮比ＥＣＲＴＡになる。これにより圧縮行程での圧縮端温度が低くなり、筒内温度が過剰に高くなることが抑制されるため、図１０（Ａ）の実線で示すように、吸気バルブ閉弁時期の遅角補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘの発生量の増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、吸気バルブ閉弁時期の遅角補正は解除され、有効圧縮比が高負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＨＩ２になる。

ここで、加速過渡時の吸気バルブ閉弁時期を高負荷基本吸気バルブ閉弁時期に対して一定値だけ遅角させた値とすることによって、図１０（Ｃ）の実線で示すように加速過渡時有効圧縮比ＥＣＲＴＡを高負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＨＩ２に対して一定値だけ低くしても良いし、或いは、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に漸近していくのに応じて、吸気バルブ閉弁時期の高負荷基本吸気バルブ閉弁時期に対する遅角補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくすることによって、図１０（Ｃ）の一点鎖線で示すように加速過渡時有効圧縮比を高負荷基本有効圧縮比ＥＣＲＨＩ２に対して連続的又は段階的に、徐々に近付けても良い。

ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述の有効圧縮比の補正制御のルーチンについては、実施例１と同様であるので詳細な説明を省略する。

なお、本実施例では有効圧縮比を制御する手段として吸気バルブの閉弁時期を進角又は遅角させる方法を示したが、有効圧縮比を制御する方法はこれに限られない。例えば、気筒の物理的な容積を変更することが可能な機械式の可変圧縮比機構を組み込んだ内燃機関において、可変圧縮比機構を制御して機械圧縮比自体を変化させる方法を採用することもできる。

次に、本発明の実施例４について説明する。実施例４に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関及びその吸気系及び排気系の概略構成は実施例３のものと同様である。

本実施例４のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、ＶＶＴを制御して、排気行程から吸気行程にかけて排気バルブ及び吸気バルブがともに開弁しているバルブオーバーラップ量を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本バルブオーバーラップ量（低負荷基本バルブオーバーラップ量）より増加させる。これにより、燃焼室内に残留する既燃ガスの量（内部ＥＧＲ量）が増加し、筒内温度が上昇する。従って、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなっている状況においても、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりすることを抑制できる。

図１１は、減速過渡時に上述のバルブオーバーラップ量増量制御を実行した場合の内部ＥＧＲ量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図１１（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達する。そのため、図１１（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（低負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＬＯ１より低くなってい
る状況で燃焼が行われることになり、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりする不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例では、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、バルブオーバーラップ量を低負荷基本バルブオーバーラップ量より増量補正するので、図１１（Ｃ）の実線で示すように、当該過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中の内部ＥＧＲ量が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本内部ＥＧＲ量（低負荷基本内部ＥＧＲ量）ＧＥＧＲＩＬＯ１より多い減速過渡時内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＴＤになる。これにより燃焼室内に残留する高温の既燃ガスの量が増加し、筒内温度が上昇するため、図１１（Ａ）の実線で示すように、バルブオーバーラップ量増量補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、バルブオーバーラップ量の増量補正は解除され、内部ＥＧＲ量が低負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＬＯ１になる。

ここで、減速過渡時のバルブオーバーラップ量を低負荷基本バルブオーバーラップ量に対して一定値だけ増加させた量とすることによって、図１１（Ｃ）の実線で示すように減速過渡時内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＴＤを低負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＬＯ１に対して一定量だけ増加させても良いし、或いは、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に漸近していくのに応じて、バルブオーバーラップ量の低負荷基本バルブオーバーラップ量に対する増量補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくすることによって、図１１（Ｃ）の一点鎖線で示すように減速過渡時内部ＥＧＲ量を低負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＬＯ１に対して連続的又は段階的に、徐々に近付けても良い。

一方、本実施例４のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、ＶＶＴを制御して、排気行程から吸気行程にかけて排気バルブ及び吸気バルブがともに開弁しているバルブオーバーラップ量を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本バルブオーバーラップ量（高負荷基本バルブオーバーラップ量）より減少させる。これにより、燃焼室内に残留する既燃ガスの量（内部ＥＧＲ量）が減少し、筒内温度が過度に上昇することを抑制できる。従って、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなっている状況においても、スモークやＮＯｘの発生量が増加することを抑制できる。

図１２は、加速過渡時に上述のバルブオーバーラップ量減量制御を実行した場合の内部ＥＧＲ量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

図１２（Ｂ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達する。そのため、図１２（Ａ）の破線で示すように、筒内温度が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（高負荷目標筒内温度）ＴＣＹＬＨＩ２より高くなっている状況で燃焼が行われることになり、スモークやＮＯｘの発生量が増加する可能性がある。

それに対し、本実施例では、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、バルブオーバーラップ量を高負荷基本バルブオーバーラップ量より減量補正するので、図１２（Ｃ）の実線で示すように、当該過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中の内部ＥＧＲ量が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本内部ＥＧＲ量（高負荷基本内部ＥＧＲ量）ＧＥＧＲＩＨＩ２より少ない加速過渡時内
部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＴＡになる。これにより燃焼室内に残留する高温の既燃ガスの量が減少し、筒内温度が過剰に上昇することが抑制されるため、図１２（Ａ）の実線で示すように、バルブオーバーラップ量減量補正を行わなかった場合の筒内温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で筒内温度が高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘ発生量の増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ３）で、バルブオーバーラップ量の減量補正は解除され、内部ＥＧＲ量が高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩ２になる。

ここで、加速過渡時のバルブオーバーラップ量を高負荷基本バルブオーバーラップ量に対して一定値だけ減少させた量とすることによって、図１２（Ｃ）の実線で示すように加速過渡時内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＴＡを高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩ２に対して一定量だけ減少させても良いし、或いは、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に漸近していくのに応じて、バルブオーバーラップ量の高負荷基本バルブオーバーラップ量に対する減量補正量を連続的又は段階的に、徐々に小さくすることによって、図１２（Ｃ）の一点鎖線で示すように加速過渡時内部ＥＧＲ量を高負荷基本内部ＥＧＲ量ＧＥＧＲＩＨＩ２に対して連続的又は段階的に、徐々に近付けても良い。

ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述の内部ＥＧＲ量の補正制御のルーチンについては、実施例１等と同様であるので詳細な説明を省略する。

なお、本実施例では内部ＥＧＲ量を制御する手段としてＶＶＴによりバルブオーバーラップ量を増減する方法を示したが、内部ＥＧＲ量を制御する方法はこれに限らない。例えば、排気バルブの閉弁時期を進角させることによって内部ＥＧＲ量を増量できる。また、排気バルブ及び吸気バルブがともに閉弁しているマイナスオーバーラップ量を増加させることによって内部ＥＧＲ量を増量できる。また、ＶＶＴによらずに内部ＥＧＲ量を増減する方法も採用できる。例えば、排気絞り弁１９やノズルベーン５の開度を調節して排気通路４の背圧を調節することによって内部ＥＧＲ量を増減することができる。

次に、本発明の実施例５について説明する。実施例５に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の構成は、実施例１の構成に加えて、更にＨＰＬ通路４１のＨＰＬＥＧＲクーラ４３より上流側と下流側とを連通するＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路を備え、ＨＰＬ通路４１を流れる排気（ＨＰＬＥＧＲガス）にＨＰＬＥＧＲクーラ４３をバイパスさせることが可能な構成を有する。また、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路の途中にはＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路を流通するＨＰＬＥＧＲガスの量を調節可能なＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁が設けられている。ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁はＥＣＵ２０によってその開度が制御される。

本実施例５のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁の開度を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度）より大きくする。これにより、全ＨＰＬＥＧＲガス量のうちＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路を流通するガスの量（ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量）が増加するので、ＨＰＬＥＧＲクーラ４３で冷却されるＨＰＬＥＧＲガスの量が減少する。従って、吸気の温度が低下しにくくなり、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなることを抑制でき、減速過渡時において燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりすることを抑制できる。

図１３は、減速過渡時に上述のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量増量制御を実行した場合
のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

本実施例５では、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度が低負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度より大きくされるので、図１３（Ｃ）に示すように、当該時点（ｔ＝ｔ１）でＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量）ＧＨＰＬＣＢＬＯ１より多い減速過渡時ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量ＧＨＰＬＣＢＴＤになる。

これにより、ＨＰＬＥＧＲクーラ４３で冷却されるＨＰＬＥＧＲガスの量が減少するため、吸気温度が低下しにくくなるので、図１３（Ｂ）の実線で示すように、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度の増量補正を行わなかった場合の吸気温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化し（ｔ＝ｔ２）、従って、筒内温度も、図１３（Ａ）の実線で示すように、より短時間で低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ２）で、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度の増量補正は解除され、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量が低負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量ＧＨＰＬＣＢＬＯ１になる。

一方、本実施例５のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁の開度を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度）より小さくする。これにより、全ＨＰＬＥＧＲガス量のうちＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路を流通するガスの量（ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量）が減少するので、ＨＰＬＥＧＲクーラ４３で冷却されるＨＰＬＥＧＲガスの量が増加する。従って、吸気の温度が低下し易くなり、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなることを抑制でき、加速過渡時においてスモークやＮＯｘの発生量が増加することを抑制できる。

図１４は、加速過渡時に上述のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量減量制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

本実施例５では、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度より小さくされるので、図１４（Ｃ）に示すように、当該時点（ｔ＝ｔ１）でＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量）ＧＨＰＬＣＢＨＩ２より少ない加速過渡時ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量ＧＨＰＬＣＢＴＡになる。

これにより、ＨＰＬＥＧＲクーラ４３で冷却されるＨＰＬＥＧＲガスの量が増加するため、吸気温度が低下し易くなるので、図１４（Ｂ）の実線で示すように、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度の減量補正を行わなかった場合の吸気温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化し（ｔ＝ｔ２）、従って、筒内温度も、図１４（Ａ）の実線で示すように、より短時間で高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘ発生量の増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ２）で、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁開度の減量補正は解除され、ＨＰＬ
ＥＧＲクーラバイパス量が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量ＧＨＰＬＣＢＨＩ２になる。

ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量の補正制御のルーチンについては、実施例１等と同様であるので詳細な説明を省略する。

なお、本実施例ではＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量を調節することによって吸気温度を調節するようにしているが、ＨＰＬＥＧＲクーラバイパス通路及びＨＰＬＥＧＲクーラバイパス弁と同様の構成をＬＰＬＥＧＲクーラ３３やインタークーラ８について備えた構成とすれば、本実施例と同様の構成により吸気温度を調節することができる。

次に、本発明の実施例６について説明する。実施例６に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。

本実施例６のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される全ＥＧＲガス量におけるＨＰＬＥＧＲガス量の比率を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲ比率（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率）より高くする。これにより、燃焼室に戻る全ＥＧＲガスにおいて高温のＨＰＬＥＧＲガスの占める割合が大きくなるため、ＥＧＲガスの温度が上昇する。従って、吸気の温度が低下しにくくなり、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなることを抑制でき、減速過渡時において燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりすることを抑制できる。このＨＰＬＥＧＲ比率増加制御では、ＥＧＲ率を変化させずにＨＰＬＥＧＲ比率を高くする。従って、このＨＰＬＥＧＲ比率増加制御はＬＰＬＥＧＲ比率を低くする制御と同等である。

図１５は、減速過渡時に上述のＨＰＬＥＧＲ比率増加制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲ比率、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

本実施例６では、内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で、図１５（Ｃ）に示すように、ＨＰＬＥＧＲ比率が、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲ比率（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率）ＲＨＰＬＬＯ１より高い減速過渡時ＨＰＬＥＧＲ比率ＲＨＰＬＴＤに変更される。

これにより、全ＥＧＲガスにおける高温のＨＰＬＥＧＲガスの占める割合が大きくなるため、吸気温度が低下しにくくなるので、図１５（Ｂ）の実線で示すように、ＨＰＬＥＧＲ比率の増加補正を行わなかった場合の吸気温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化し（ｔ＝ｔ２）、従って、筒内温度も、図１５（Ａ）の実線で示すように、より短時間で低負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＬＯ１に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、減速過渡時の燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ２）で、ＨＰＬＥＧＲ比率の増加補正は解除されて低負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率ＲＨＰＬＬＯ１になる。

ＨＰＬＥＧＲ比率を増加させる手段としては、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を大きくすることでＨＰＬＥＧＲガス量を増加させるとともに、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を小さくすることでＬＰＬＥＧＲガス量を減少させる方法を例示できる。ＨＰＬＥＧＲガス量を増加させる手段としては、ノズルベーン５や第２スロットル弁９の開度を小さくする方法も可
能である。また、ＬＰＬＥＧＲガス量を減少させる手段としては、第２スロットル弁６の開度を大きくする方法も可能である。

一方、本実施例６のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によって燃焼室に戻される全ＥＧＲガス量におけるＨＰＬＥＧＲガス量の比率を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲ比率（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率）より低くする。これにより、燃焼室に戻る全ＥＧＲガスにおいて高温のＨＰＬＥＧＲガスの占める割合が小さくなるため、ＥＧＲガスの温度が低下する。従って、吸気の温度が低下し易くなり、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなることを抑制でき、加速過渡時においてスモークやＮＯｘの発生量が増加することを抑制できる。このＨＰＬＥＧＲ比率低下制御では、ＥＧＲ率は変化させずにＨＰＬＥＧＲ比率を低くする。従って、このＨＰＬＥＧＲ比率低下制御はＬＰＬＥＧＲ比率を高くする制御と同等である。

図１６は、加速過渡時に上述のＨＰＬＥＧＲ比率低下制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲ比率、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。

本実施例６では、内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で、図１６（Ｃ）に示すように、ＨＰＬＥＧＲ比率が、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲ比率（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率）ＲＨＰＬＨＩ２より低い加速過渡時ＨＰＬＥＧＲ比率ＲＨＰＬＴＡに変更される。

これにより、全ＥＧＲガスにおける高温のＨＰＬＥＧＲガスの占める割合が小さくなるため、吸気温度が低下し易くなるので、図１６（Ｂ）の実線で示すように、ＨＰＬＥＧＲ比率の低下補正を行わなかった場合の吸気温度変化（破線で表示）と比較して、より短時間で吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化し（ｔ＝ｔ２）、従って、筒内温度も、図１６（Ａ）の実線で示すように、より短時間で高負荷目標筒内温度ＴＣＹＬＨＩ２に変化する（ｔ＝ｔ２）。よって、加速過渡時のスモークやＮＯｘ発生量の増加を抑制することができる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ２）で、ＨＰＬＥＧＲ比率の低下補正は解除されて高負荷基本ＨＰＬＥＧＲ比率ＲＨＰＬＨＩ２になる。

ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述のＨＰＬＥＧＲ比率の補正制御のルーチンについては、実施例１と同様であるから詳細な説明を省略する。

なお、本実施例において、減速過渡時又は加速過渡時にＨＰＬＥＧＲ比率を変更する代わりに、全ＥＧＲガス中のＬＰＬＥＧＲガスの比率（ＬＰＬＥＧＲ比率）を変更しても良い。この場合、ＨＰＬＥＧＲ比率の補正方向と逆になる。すなわち、減速過渡時にはＬＰＬＥＧＲ比率を移行先の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＬＰＬＥＧＲ比率（低負荷基本ＬＰＬＥＧＲ比率）より低くする。これにより、全ＥＧＲガス中に占める低温のＬＰＬＥＧＲガスの割合が小さくなるので、吸気温度の低下を抑制できる。一方、加速過渡時にはＬＰＬＥＧＲ比率を移行先の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＬＰＬＥＧＲ比率（高負荷基本ＬＰＬＥＧＲ比率）より高くする。これにより、全ＥＧＲガス中に占める低温のＬＰＬＥＧＲガスの割合が大きくなるので、吸気温度の上昇を抑制できる。

次に、本発明の実施例７について説明する。実施例７に係るＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１のものと同様である。

本実施例７のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の減速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によって内燃機関１の燃焼室に戻される排気の全量（全ＥＧＲガス量）を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本全ＥＧＲガス量（低負荷基本ＥＧＲガス量）より減少させる。換言すれば、ＥＧＲ率を基本ＥＧＲ率より小さくする。これにより、吸気中の不活性成分の量が減少するので、安定した燃焼が行われる。従って、減速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（低負荷目標吸気温度）より低くなっている状況においても、燃焼不安定やＨＣ排出量の増加を抑制できる。

全ＥＧＲガス量を減少させるには、例えば、ＨＰＬＥＧＲガス量及び／又はＬＰＬＥＧＲガス量を減少させる手段を採れば良い。ＨＰＬＥＧＲガス量を減少させるには、例えば、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を閉じ側にする、ノズルベーン５の開度を開き側にする、排気絞り弁１９の開度を開き側にする、第２スロットル弁９の開度を開き側にする、等の手段を採ればよい。ＬＰＬＥＧＲガス量を減少させるには、例えば、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側にする、第１スロットル弁６の開度を開き側にする、等の手段を採ればよい。本実施例では、以下、ＨＰＬＥＧＲガス量を減少させることで全ＥＧＲガス量を減少させる場合を例に説明する。以下の説明は他の手段によって全ＥＧＲガス量を減少させる場合にも適用できる。

図１７は、減速過渡時に上述の全ＥＧＲガス量減少制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲガス量、筒内の不活性成分量、及び吸気温度の時間変化の一例を示す図である。

図１７（Ａ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が高負荷から低負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達する。そのため、筒内温度が移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（低負荷目標筒内温度）より低くなっている状況で燃焼が行われることになり、燃焼が不安定化したりＨＣ排出量が増加したりする不具合が生じる可能性がある。

それに対し、本実施例７では、図１７（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、ＨＰＬＥＧＲガス量を、移行後の運転状態（低負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲガス量（低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量）ＧＨＰＬＬＯ１より少ない量に制御する。これにより、全ＥＧＲガス量が減少するため、図１７（Ｂ）の実線で示すように、全ＥＧＲガス量の減量補正を行わなかった場合の筒内不活性成分量の変化（破線で表示）と比較して、筒内の不活性成分量が少なくなる。よって、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１より低い状況下においても、燃焼の不安定化やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達した時点（ｔ＝ｔ３）でＨＰＬＥＧＲガス量が低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＬＯ１に制御されることで全ＥＧＲガス量の減量補正が解除され、低負荷基本全ＥＧＲガス量になる。上記減速過渡期間中のＨＰＬＥＧＲガス量を減速過渡時ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＴＤとする。

ここで、本実施例では、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）にわたって、ＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＨＩ１から低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＬＯ１に連続的に変化させる例を示したが、ＨＰＬＥＧＲガス量の変化のさせ方、従って全ＥＧＲガス量の変化のさせ方はこれに限らず、段階的に変化させても良いし、低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＬＯ１から一定値だけ少ない量に固定しても良い。

一方、本実施例７のＥＧＲシステムにおいては、内燃機関１の加速過渡時に、ＨＰＬＥＧＲ装置４０及びＬＰＬＥＧＲ装置３０によって内燃機関１の燃焼室に戻される排気の全量（全ＥＧＲガス量）を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本全ＥＧＲガス量（高負荷基本全ＥＧＲガス量）より増加させる。換言すれば、ＥＧＲ率を基本ＥＧＲ率より大きくする。これにより、吸気中の不活性成分の量が増加するので、ＮＯｘの発生量が低減する。従って、加速過渡時において吸気温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標吸気温度（高負荷目標吸気温度）より高くなっている状況においても、ＮＯｘ発生量の増加を抑制できる。

全ＥＧＲガス量を増加させるには、例えば、ＨＰＬＥＧＲガス量及び／又はＬＰＬＥＧＲガス量を増加させる手段を採ればよい。ＨＰＬＥＧＲガス量を増加させるには、例えば、ＨＰＬＥＧＲ弁４２の開度を開き側にする、ノズルベーン５の開度を閉じ側にする、排気絞り弁１９の開度を閉じ側にする、第２スロットル弁９の開度を閉じ側にする、等の手段を採ればよい。ＬＰＬＥＧＲガス量を増加させるには、例えば、ＬＰＬＥＧＲ弁３２の開度を開き側にする、第１スロットル弁６の開度を閉じ側にする、等の手段を採ればよい。本実施例では、以下、ＨＰＬＥＧＲガス量を増加させることで全ＥＧＲガス量を増加させる場合を例に説明する。以下の説明は他の手段によって全ＥＧＲガス量を増加させる場合にも適用できる。

図１８は、加速過渡時に上述の全ＥＧＲガス量増加制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲガス量、筒内の不活性成分量、及び吸気温度の時間変化の一例を示す図である。

図１８（Ａ）に示すように、吸気温度は内燃機関１の運転状態が低負荷から高負荷へ移行した時点（ｔ＝ｔ１）で即座に高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に変化せず、一定の遅れ期間を経過した時点（ｔ＝ｔ３）で高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達する。そのため、筒内温度が移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する目標筒内温度（高負荷目標筒内温度）より高くなっている状況で燃焼が行われることになり、ＮＯｘ発生量が増加する可能性がある。

それに対し、本実施例７では、図１８（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）中、ＨＰＬＥＧＲガス量を、移行後の運転状態（高負荷側の運転状態）に対応する基本ＨＰＬＥＧＲガス量（高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量）ＧＨＰＬＨＩ２より多い量に制御する。これにより、全ＥＧＲガス量が増加するため、図１８（Ｂ）の実線で示すように、全ＥＧＲガス量の増量補正を行わなかった場合の筒内不活性成分量の変化（破線で表示）と比較して、筒内の不活性成分量が多くなる。よって、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２より高い状況下においても、ＮＯｘ発生量を低減できる。吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達した時点（ｔ＝ｔ３）でＨＰＬＥＧＲガス量が高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＨＩ２に制御されることで全ＥＧＲガス量の増量補正が解除され、高負荷基本全ＥＧＲガス量になる。上記加速過渡期間中のＨＰＬＥＧＲガス量を加速過渡時ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＴＡとする。

ここで、本実施例では、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に達するまでの過渡期間（ｔ＝ｔ１〜ｔ３）にわたって、ＨＰＬＥＧＲガス量を低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＬＯ２から高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＨＩ２に連続的に変化させる例を示したが、ＨＰＬＥＧＲガス量の変化のさせ方、従って全ＥＧＲガス量の変化のさせ方はこれに限らず、段階的に変化させても良いし、高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＨＩ２から一定値だけ多い量に固定しても良い。

ここで、図１７に示した減速過渡状態において本実施例に係る全ＥＧＲガス量の減量制
御を行わなかった場合に想定される実際の吸気温度（ＴＩＮＨＩ１）と目標吸気温度（ＴＩＮＬＯ１）との差ΔＴＤ＝（ＴＩＮＨＩ１−ＴＩＮＬＯ１）と、図１８に示した加速過渡状態において本実施例に係る全ＥＧＲガス量の増量制御を行わなかった場合に想定される実際の吸気温度（ＴＩＮＬＯ２）と目標吸気温度（ＴＩＮＨＩ２）との差ΔＴＡ＝（ＴＩＮＬＯ２−ＴＩＮＨＩ２）と、の間に、図１９に示すように、｜ΔＴＤ｜≒｜ΔＴＡ｜の関係が成り立つような減速過渡状態及び加速過渡状態の組に関して、当該減速過渡時に実行されるＨＰＬＥＧＲガス量の減量補正量ΔＧＨＰＬＤ＝（ＧＨＰＬＴＤ−ＧＨＰＬＬＯ１）と、当該加速過渡時に実行されるＨＰＬＥＧＲガス量の増量補正量ΔＧＨＰＬＡ＝（ＧＨＰＬＴＡ−ＧＨＰＬＨＩ２）との間に、｜ΔＧＨＰＬＤ｜＞｜ΔＧＨＰＬＡ｜の関係が成り立つように減速過渡時ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＴＤ及び加速過渡時ＨＰＬＥＧＲガス量ＧＨＰＬＴＡを定めても良い。つまり、筒内不活性成分量を増加させる制御の制御量（制御ゲイン）を筒内不活性成分量を減少させる制御の制御量（制御ゲイン）より小さくしても良い。こうすることで、加速過渡時にＮＯｘ発生量を低減すべく筒内不活性成分量を増加させる制御を行った場合に、筒内不活性成分量が増加し過ぎて逆に失火等の燃焼不良を招いてしまう可能性を極力低減することができる。

以下、ＥＣＵ２０によって減速過渡時及び加速過渡時に行われる上述のＨＰＬＥＧＲ比率の補正制御について、図２０に基づいて説明する。図２０は、過渡時の全ＥＧＲガス量の補正制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ９０１において、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、各種センサからの出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷及び機関回転数を取得する。

次に、ステップＳ９０２において、ＥＣＵ２０はステップＳ９０１で取得した内燃機関１の運転状態に基づいて、内燃機関１が定常状態、減速過渡状態、又は加速過渡状態のいずれであるかを判定する。定常状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０７に進む。減速過渡状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０３に進む。加速過渡状態であると判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０５に進む。

ステップＳ９０３において、ＥＣＵ２０は吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に一致したか否かを判定する。本ルーチンでは、吸気温度と低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１との差の絶対値が所定の許容範囲内に収まっている場合に、吸気温度が低負荷目標吸気温度ＴＩＮＬＯ１に一致したと判定する。ステップＳ９０３で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０７に進む。一方、ステップＳ９０３で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０４に進む。

ステップＳ９０４において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲガス量を低負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より少なくする。これにより吸気中の不活性成分量が減少し、筒内の不活性成分量が減少する。その後、ＥＣＵ２０はステップＳ９０３に戻る。本実施例においては、ステップＳ９０４を実行するＥＣＵ２０が本発明における不活性成分量減少手段に相当する。

ステップＳ９０５において、ＥＣＵ２０は吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に一致したか否かを判定する。本ルーチンでは、吸気温度と高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２との差の絶対値が所定の許容範囲内に収まっている場合に、吸気温度が高負荷目標吸気温度ＴＩＮＨＩ２に一致したと判定する。ステップＳ９０５で肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０７に進む。一方、ステップＳ９０５で否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ９０６に進む。

ステップＳ９０６において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲガス量を高負荷基本ＨＰＬＥＧＲガス量より多くする。これにより吸気中の不活性成分量が増加し、筒内の不活性成分量が増加する。その後、ＥＣＵ２０はステップＳ９０５に戻る。本実施例においては、ステップＳ９０６を実行するＥＣＵ２０が本発明における不活性成分量増加手段に相当する。

ステップＳ９０７において、ＥＣＵ２０はＨＰＬＥＧＲガス量をステップＳ９０１で取得した内燃機関１の運転状態に対応する基本ＨＰＬＥＧＲガス量に制御することで、全ＥＧＲガス量を基本全ＥＧＲガス量に制御する。これにより、筒内の不活性成分量が内燃機関１の運転状態に対応する基本値になる。

なお、以上説明した各実施例は本発明を実施する場合の一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加えたり、組み合わせたりすることができる。

例えば、実施例３及び４では、ＶＶＴを備えた構成において、吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉動作特性を変更し、有効圧縮比を高くしたり内部ＥＧＲ量を増量したりすることによって、減速過渡時における筒内温度の低下を抑制する実施例を示したが、ＶＶＴを備えた構成の場合、筒内温度上昇手段として、吸気行程における吸気バルブの開弁時期を遅角させる手段を採用することもできる。これにより、筒内が負圧の状態で吸気バルブが開弁するので、吸気が筒内に流入する速度が速くなり、吸気の運動エネルギーが増大する。吸気の運動エネルギーは圧縮行程において熱エネルギーに変換されるので、圧縮端温度を上昇させることができる。これにより、減速過渡時に吸気温度が目標吸気温度より低くなっている状況においても、燃焼の不安定化やＨＣ排出量の増加を抑制することができる。

実施例１におけるＥＧＲシステムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。 実施例１におけるＥＧＲ制御マップを示す図である。 実施例１において減速過渡時の燃料噴射時期の進角制御を実行した場合の燃料噴射時期、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例１において加速過渡時の燃料噴射時期の遅角制御を実行した場合の燃料噴射時期、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例１に係る過渡時の燃料噴射時期の補正制御において補正方向によって制御量を相違させる場合の補正方向と制御量との関係を示す図である。 実施例１における過渡時の燃料噴射時期の補正制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。 実施例２において減速過渡時のパイロット噴射量増量制御を実行した場合のパイロット噴射量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例２において加速過渡時のパイロット噴射量減量制御を実行した場合のパイロット噴射量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例３において減速過渡時の吸気バルブ閉弁時期進角制御を実行した場合の有効圧縮比、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例３において加速過渡時の吸気バルブ閉弁時期遅角制御を実行した場合の有効圧縮比、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例４において減速過渡時のバルブオーバーラップ量増量制御を実行した場合の内部ＥＧＲ量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例４において加速過渡時のバルブオーバーラップ量減量制御を実行した場合の内部ＥＧＲ量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例５において減速過渡時のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量増量制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例５において加速過渡時のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量減量制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲクーラバイパス量、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例６において減速過渡時のＨＰＬＥＧＲ比率増加制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲ比率、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例６において加速過渡時のＨＰＬＥＧＲ比率低下制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲ比率、吸気温度、及び筒内温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例７において減速過渡時の全ＥＧＲガス量減量制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲガス量、筒内不活性成分量、及び吸気温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例７において加速過渡時の全ＥＧＲガス量増量制御を実行した場合のＨＰＬＥＧＲガス量、筒内不活性成分量、及び吸気温度の時間変化の一例を示す図である。 実施例７に係る過渡時の全ＥＧＲガス量の補正制御において補正方向によって制御量を相違させる場合の補正方向と制御量との関係を示す図である。 実施例７における過渡時の全ＥＧＲガス量の補正制御を行うためのルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ノズルベーン
６ 第１スロットル弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２スロットル弁
１０ 排気浄化装置
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１３ ターボチャージャ
１４ 水温センサ
１５ アクセル開度センサ
１６ クランク角度センサ
１７ 吸気マニホールド
１８ 排気マニホールド
１９ 排気絞り弁
２０ ＥＣＵ
２４ 燃料噴射制御装置
２５ 吸気温度センサ
３０ ＬＰＬＥＧＲ装置
３１ ＬＰＬ通路
３２ ＬＰＬＥＧＲ弁
３３ ＬＰＬＥＧＲクーラ
４０ ＨＰＬＥＧＲ装置
４１ ＨＰＬ通路
４２ ＨＰＬＥＧＲ弁
４３ ＨＰＬＥＧＲクーラ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
   前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、
   前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＨＰＬＥＧＲ手段及び前記ＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲ制御手段であって、前記内燃機関の運転状態が高負荷になるほど前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くするとともに、前記内燃機関の運転状態が低負荷になるほど前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くするＥＧＲ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より低負荷側の運転状態に移行する減速過渡時に、前記内燃機関の筒内温度を上昇させるための所定のパラメータの値を当該移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも筒内温度をより短時間で上昇させる方向へ補正する筒内温度上昇手段と、
   前記内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する加速過渡時に、前記内燃機関の筒内温度を低下させるための所定のパラメータの値を当該移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも筒内温度をより短時間で低下させる方向へ補正する筒内温度低下手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
2. 請求項１において、
   前記筒内温度上昇手段は、減速過渡時に、前記燃焼室内における燃料の燃焼温度を上昇させるための所定のパラメータの値を前記移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも燃焼温度が高くなる方向へ補正する手段であり、
   前記筒内温度低下手段は、加速過渡時に、前記燃焼室内における燃料の燃焼温度を低下させるための所定のパラメータの値を前記移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも燃焼温度が低くなる方向へ補正する手段である
   ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
3. 請求項１において、
   前記筒内温度上昇手段は、減速過渡時に、内燃機関の筒内に吸入される吸気の温度である吸気温度を上昇させるための所定のパラメータの値を前記移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも吸気温度が高くなる方向へ補正する手段であり、
   前記筒内温度低下手段は、加速過渡時に、内燃機関の筒内に吸入される吸気の温度である吸気温度を低下させるための所定のパラメータの値を前記移行先の運転状態に応じて予め定められる目標値よりも吸気温度が低くなる方向へ補正する手段である
   ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   ある減速過渡時において前記筒内温度上昇手段によって前記筒内温度を上昇させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
   ある加速過渡時において前記筒内温度低下手段によって前記筒内温度を低下させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
   が互いに同程度であるような減速過渡状態及び加速過渡状態について、
   当該減速過渡時に前記筒内温度上昇手段によって筒内温度を上昇させる時の筒内温度上昇幅と比較して、当該加速過渡時に前記筒内温度低下手段によって筒内温度を低下させる時の筒内温度低下幅を小さくする
   ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
5. 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
   前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続するＨＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＨＰＬＥＧＲ手段と、
   前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続するＬＰＬ通路を介して排気の一部を内燃機関の燃焼室に戻すＬＰＬＥＧＲ手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記ＨＰＬＥＧＲ手段及び前記ＬＰＬＥＧＲ手段を併用又は切り替えてＥＧＲを行うＥＧＲ制御手段であって、前記内燃機関の運転状態が高負荷になるほど前記ＬＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くするとともに、前記内燃機関の運転状態が低負荷になるほど前記ＨＰＬＥＧＲ手段によって前記燃焼室に戻される排気の量を多くするＥＧＲ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より低負荷側の運転状態に移行する減速過渡時に前記内燃機関の筒内の不活性成分量を減少させる不活性成分量減少手段と、
   前記内燃機関の運転状態がある運転状態から該運転状態より高負荷側の運転状態に移行する加速過渡時に前記内燃機関の筒内の不活性成分量を増加させる不活性成分量増加手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
6. 請求項５において、
   ある減速過渡時において前記不活性成分量減少手段によって前記不活性成分量を減少させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
   ある加速過渡時において前記不活性成分量増加手段によって前記不活性成分量を増加させない場合に、実際の吸気温度と前記内燃機関の運転状態に応じて予め定められる目標吸気温度との間に生じる温度差の絶対値と、
   が互いに同程度であるような減速過渡状態及び加速過渡状態について、
   当該減速過渡時に前記不活性成分量減少手段によって不活性成分量を減少させる時の減少
   幅と比較して、当該加速過渡時において前記不活性成分量増加手段によって不活性成分量を増加させる時の増加幅を小さくする
   ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。

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