JP5556132B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

複数の気筒群の中の一部の気筒群からの排気をＥＧＲガスとして吸気通路に還流し、ＥＧＲガスを取り出した気筒群におけるバルブオーバーラップ期間よりも、ＥＧＲガスを取り出していない気筒群におけるバルブオーバーラップ期間を長くする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この従来技術によれば、ＥＧＲガスを取り出していない気筒群におけるバルブオーバーラップ期間をより長くすることにより、気筒内から既燃ガスを排出し易くしている。これにより、ＥＧＲガスを取り出していない気筒群に残留する既燃ガス量を減少させて、各気筒間の燃焼のばらつきを抑制している。

ところで、各気筒の吸気ポートに夫々ＥＧＲガスを導入する装置を備えている場合であって、圧縮行程の途中で吸気弁を閉じる場合においては、吸気弁が閉じる直前にはピストンが上昇しているために、気筒内から吸気ポートへ新気が逆流することがある。このときに、排気の圧力が吸気ポート内の圧力よりも低くなっていると、新気がＥＧＲ通路を逆流する。この逆流した新気が、他の気筒の吸気行程で吸入されると、該他の気筒においてはＥＧＲガスが不足することになる。そうすると、気筒間のＥＧＲガス量にばらつきが生じるため、燃焼状態がばらつく虞がある。

特開２００６−１３２４７９号公報 特開２００７−２６３０５０号公報 特開２００９−１０８７１３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、複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置において、気筒間のＥＧＲガス量のばらつき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制御装置は、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制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と各気筒に通じる夫々の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えたＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の吸気弁の閉時期を変更する変更手段と、
前記内燃機関の排気の圧力が基準値よりも低いか否か判定する判定手段と、
前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、吸気弁の閉時期を早くする補正手段と、
を備えることを特徴とする。

内燃機関の排気の圧力の基準値は、例えば内燃機関の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に基づいて得る。この排気の圧力が基準値よりも低いか否かの判定は、実際に
ＥＧＲガス量を測定して行なっても良く、ＥＧＲガス量と相関関係にある物理量を測定又は推定して行なっても良い。また、内燃機関やＥＧＲ装置の状態が、排気の圧力が基準値よりも低くなり得る状態であるか否か判定しても良い。排気の圧力の基準値は、気筒内から吸気通路へ吹き返した新気がＥＧＲ通路へ逆流することのない圧力の下限値とすることができる。すなわち、排気の圧力が基準値よりも低くなると、気筒内から吸気通路へ吹き返した新気がＥＧＲ通路へ逆流する虞がある。なお、排気の基準値にはある程度の幅があっても良い。

そして、判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、新気がＥＧＲ通路へ逆流することを抑制するために、吸気弁の閉時期を早くしている。吸気弁の閉時期は、開いていた吸気弁が全閉となる時期としても良い。すなわち、より早い時期に吸気弁を閉じることで、ピストンの上昇により気筒内から吸気通路へ吹き返す新気量を減少させている。これにより、吸気通路の圧力の上昇を抑制することができるため、ＥＧＲ通路に新気が流入することを抑制できる。このようにして、気筒間のＥＧＲガス量（ＥＧＲ率としても良い。）のばらつきを抑制できる。

また、前記変更手段は、前記内燃機関の吸気弁の開時期を変更し、
前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、吸気弁の開時期を吸気上死点に近づけることができる。

ここで、吸気弁の開時期が吸気上死点よりも後になるほど、吸気弁の開時期における気筒内の負圧が大きくなることにより吸気通路と気筒内との圧力差が大きくなるので、吸気の流速が高くなる。吸気の流速が高くなれば、吸気の負圧が大きくなるため、ＥＧＲ通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなるので、ＥＧＲガス量が増加する。一方、吸気弁の開時期を吸気上死点に近づけるほど、吸気弁の開時期における吸気通路と気筒内との圧力差は小さくなるため、吸気の流速が低くなり、吸気の負圧が小さくなる。そうすると、ＥＧＲ通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差が小さくなるため、ＥＧＲガス量が減少する。そして、ＥＧＲガス量が増加していることにより排気の圧力が基準値よりも低くなっているとすれば、吸気弁の開時期を吸気上死点に近づけることにより、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができる。これにより、燃焼状態の悪化を抑制できる。なお、吸気弁の開時期は、吸気弁が開き始める時期としても良い。

また、前記変更手段は、吸気弁の開時期又は排気弁の閉時期の少なくとも一方を変更することで、吸気弁と排気弁とが共に開いている期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを変更し、
前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、前記バルブオーバーラップ期間を短くすることができる。

例えば、吸気弁の開時期を遅くするか又は排気弁の閉時期を早くすることにより、バルブオーバーラップ期間を短くすることができる。そして、バルブオーバーラップ期間を短くすることにより、気筒内に残留する既燃ガス量（内部ＥＧＲガス量）が減少するため、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができるので、燃焼状態の悪化を抑制できる。

また、内燃機関の動作点を等馬力線上で変更する動作点変更手段を備え、
前記動作点変更手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、等馬力線上で内燃機関の負荷を低くすることができる。

内燃機関の負荷を減少させることにより、排気の量を減少させることができるため、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量も減少させることができる。これにより、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができるので、燃焼状態の悪化を抑制できる。また、内燃機関の負荷を等馬力線上で低くするため、ドライバビリティの悪化を抑制できる。なお、内燃機関の動作点は、機関回転数及び機関負荷としても良い。

また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、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制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と各気筒に通じる夫々の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えたＥＧＲ装置と、
前記内燃機関の吸気弁の閉時期を各気筒で夫々変更する変更手段と、
前記内燃機関の排気の圧力が基準値よりも低いか否か判定する判定手段と、
前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒の吸気弁の閉時期を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒の吸気弁の閉時期よりも早くする補正手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、気筒内からＥＧＲ通路へ新気が吹き返すと、この新気が他の気筒に流入する虞がある。すなわち、ＥＧＲ通路が各気筒へ順次分岐していると、気筒内からＥＧＲ通路の分岐部まで逆流した新気は、該分岐部よりも上流側から流れてくるガスに押されて、該分岐部よりも下流側へ流される。そして、下流側で分岐しているＥＧＲ通路へ流入する。そうすると、ＥＧＲ通路の分岐部が下流側の気筒ほど、ＥＧＲ通路から供給されるガス中の新気の割合が高くなる。したがって、分岐部が上流側の気筒ほど、ＥＧＲガス量が多くなる。これに対し、ＥＧＲガスが多く導入される気筒ほど吸気弁の閉時期を早くすることにより新気の逆流を抑制すれば、より下流側から分岐しているＥＧＲ通路へ新気が流入することを抑制できる。これにより、ＥＧＲガス量の気筒間のばらつきを抑制できる。

また、前記変更手段は、前記内燃機関の吸気弁の開時期を各気筒で夫々変更し、
前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒の吸気弁の開時期を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒の吸気弁の開時期よりも吸気上死点に近づけることができる。

ここで、吸気弁の開時期を吸気上死点に近づけるほど、吸気弁の開時期における吸気通路と気筒内との圧力差は小さくなるため、吸気の流速が低くなり、吸気の負圧が小さくなる。そうすると、ＥＧＲ通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差が小さくなるため、ＥＧＲガス量が減少する。そして、ＥＧＲガス量が増加していることにより排気の圧力が基準値よりも低くなっているとすれば、ＥＧＲガス量が多く導入される気筒の吸気弁の開時期を吸気上死点に近づけることにより、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができる。これにより、燃焼状態の悪化を抑制できる。

また、前記変更手段は、吸気弁の開時期又は排気弁の閉時期の少なくとも一方を各気筒で夫々変更することで、吸気弁と排気弁とが共に開いている期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを各気筒で夫々変更し、
前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒のバルブオーバーラップ期間を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒のバルブオーバーラップ期間よりも短くすることができる。

このようにバルブオーバーラップ期間を短くすることにより、気筒内に残留する既燃ガス量（内部ＥＧＲガス量）が減少するため、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができる
ので、燃焼状態の悪化を抑制できる。

また、前記判定手段は、前記ＥＧＲ弁が開いた状態で固着したときに、前記内燃機関の排気の圧力が基準値よりも低いと判定することができる。

ＥＧＲ弁が開いた状態で固着したときとは、全閉以外の開度で作動しなくなったときであり、例えば、全開のまま作動しなくなったときを含む。また、目標開度よりも大きな開度で作動しなくなったときとしても良い。ＥＧＲ弁が開いた状態で固着するとＥＧＲガス量を調節することができなくなるため、ＥＧＲ通路に流入する排気の量が多くなるので、排気の圧力が低くなる。そうすうと、排気の圧力が基準値よりも低くなり得るといえる。また、排気の圧力とＥＧＲ弁の開度とには相関関係がある。そうすると、ＥＧＲ弁の開度が分かれば、排気の圧力を検出することなく内燃機関の排気の圧力が基準値よりも低いか否か判定することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制できる。

実施例に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。 内燃機関の縦断面図である。 実施例に係るハイブリッドシステムの概略構成図である。 １番気筒に通じる枝部を通過するガスの流量の推移を示した図である。 吸気弁が開いている期間を示す図である。 吸気弁が開いている期間を示す図である。 気筒内に流入する吸気の流速の推移を示した図である。 吸気弁が開いている期間を示す図である。 内燃機関の回転数とトルク（負荷）との関係を示した図である。 実施例１に係る制御フローを示したフローチャートである。 ＥＧＲ弁の固着位置と、吸気弁の閉時期の進角量との関係を示した図である。 ５番気筒に通じる枝部を通過するガスの流量の推移を示した図である。 分配部におけるＥＧＲガス濃度を示した図である。 実施例２に係る制御フローを示したフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の制御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の制御装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、６つの気筒２を有する水冷式のＶ型４サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、１番気筒から６番気筒までを、＃１から＃６で表している。本実施例では、ガソリンエンジンであっても、また、Ｖ型以外の気筒配列であっても適用可能である。

内燃機関１の各気筒２には、サージタンク３１から延びる吸気枝管３２が夫々接続されている。各吸気枝管３２は、内燃機関１に形成されている吸気ポート３３を介して気筒２に通じている。また、サージタンク３１は吸気管３４に接続されている。なお、本実施例
では、サージタンク３１、吸気枝管３２、吸気ポート３３、吸気管３４を合わせて吸気通路３と称する。

サージタンク３１よりも上流の吸気管３４には、該吸気管３４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル５が設けられている。このスロットル５は、電動アクチュエータにより開閉される。

また、内燃機関１には、夫々のバンク毎に排気通路４が接続されている。そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を吸気通路３へ再循環させるＥＧＲ装置４０が備えられている。このＥＧＲ装置４０は、取込部４１、分配部４２、枝部４３およびＥＧＲ弁４４を備えて構成されている。なお、本実施例では取込部４１、分配部４２、及び枝部４３が、本発明におけるＥＧＲ通路に相当する。

取込部４１の一端は一方のバンクの排気通路４に接続され、他端は分配部４２に接続されている。なお、両バンクの排気通路４が合流している場合には、合流している箇所よりも下流側の排気通路４に取込部４１の一端を接続しても良い。そして、分配部４２には、各気筒２の吸気ポート３３に通じる枝部４３が夫々接続されている。なお、枝部４３は、夫々の気筒２の吸気枝管３２に通じていても良い。この枝部４３により、ＥＧＲガスを気筒２の直上流へ導入することができる。また、ＥＧＲ弁４４は、取込部４１の通路断面積を調節することにより、該取込部４１を流れるＥＧＲガスの量を調節する。

次に、図２は内燃機関１の縦断面図である。なお、図２では１気筒のみを示しているが、他の気筒も同様の構造である。

気筒２には、吸気ポート３３及び排気ポート４５が接続されている。気筒２への吸気の流入は吸気弁１１によって制御される。吸気弁１１の開閉は、アクチュエータ１２により行なわれる。また、気筒２外への排気の排出は排気弁１３によって制御される。排気弁１３の開閉はアクチュエータ１４により行なわれる。アクチュエータ１２によれば吸気弁１１の開閉時期を変更することができる。また、アクチュエータ１４によれば排気弁１３の開閉時期を変更することができる。さらに、アクチュエータ１２,１４の少なくとも一方
によりバルブ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アクチュエータ１２,１４が、本発明における変更手段に相当する。

そして、内燃機関１のクランクシャフト１５にコンロッド１６を介して連結されたピストン１７が、気筒２内で往復運動を行う。また、内燃機関１には、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁１８が取り付けられている。

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ＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０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。

また、ＥＣＵ９０には、運転者がアクセルペダル９１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知可能なアクセル開度センサ９２、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ９３が電気配線を介して接続されており、これらセンサの出力信号がＥＣＵ９０に入力される。

一方、ＥＣＵ９０には、スロットル５、ＥＧＲ弁４４、アクチュエータ１２，１４、燃料噴射弁１８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。また、ＥＣＵ９０は、ハイブリッドシステム５０に接続されており、該ハイブリッドシステム５０を制御している。

図３は、本実施例に係るハイブリッドシステム５０の概略構成図である。本実施例に係るハイブリッドシステム５０は、内燃機関１、動力分割機構５１、電動モータ５２、発電機５３、バッテリ５４、インバータ５５、車軸５６、減速機５７、車輪５８を備えて構成されている。

動力分割機構５１は、内燃機関１からの出力を発電機５３や車軸５６に振り分けている。この動力分割機構５１は、電動モータ５２からの出力を車軸５６に伝達する機能をも有する。電動モータ５２は、減速機５７を介して車軸５６と比例した回転数にて回転する。電動モータ５２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。また、電動モータ５２及び発電機５３には、インバータ５５を介してバッテリ５４が接続されている。そして、発電機５３は、内燃機関１からの動力を得て発電しバッテリ５４の充電を行う。

このように構成されたハイブリッドシステム５０では、内燃機関１の出力若しくは電動モータ５２の出力により車軸５６を回転させ、車輪５８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ５２の出力とを合わせて車軸５６を回転させ、車輪５８を駆動することもできる。さらに、電動モータ５２の出力により内燃機関１のクランクシャフト１５を回転させることもできる。つまり、ハイブリッドシステム５０によれば、電動モータ５２のトルクを調節することにより、機関負荷及び機関回転数を調節することができる。これにより、内燃機関１の出力を変化させないで、機関負荷及び機関回転数を変更することができる。これにより、内燃機関１の動作点を等出力線上で変更することができる。すなわち、本実施例においてはハイブリッドシステム５０が、本発明における動作点変更手段に相当する。

ここで、本実施例に係るＥＧＲ装置４０のように、各気筒２の直上流に夫々ＥＧＲガスを供給する場合には、気筒間でＥＧＲガス量にばらつきが生じる虞がある。そして、気筒間でＥＧＲガス量にばらつきあると、気筒間で燃焼状態がばらついたり、トルク変動が起こったりする虞がある。したがって、ＥＧＲガス量の気筒間ばらつきを抑制することが望まれる。

ここで、図４は、１番気筒に通じる枝部４３を通過するガスの流量の推移を示した図である。横軸はクランクアングルである。クランクアングルの０ｄｅｇは、１番気筒の圧縮上死点である。ガスの流量が正の値の場合には、枝部４３から吸気ポート３３へ向かってガスが流れている。一方、ガス流量が負の値の場合には、吸気ポート３３内のガスが枝部４３に逆流している。

図４を見れば分かるように、１番気筒の吸気弁１１が開いている期間（１番気筒吸気弁開期間）の後半において吸気ポート３３から枝部４３へのガスの逆流が顕著になる。これは、１番気筒からのガスの吹き返しによるものと考えられる。すなわち、吸気脈動の影響を受けている。そして、吸気ポート３３から枝部４３に逆流するガスには、新気とＥＧＲガスとが含まれている。この新気が分配部４２まで逆流して、他の気筒２へ通じる枝部４３へ流入すると、該他の気筒２では、枝部４３から新気とＥＧＲガスとが供給されることになる。すなわち、新気で希釈されたＥＧＲガスが供給されることになる。

例えば、５番気筒や６番気筒から逆流した新気が分配部４２に流入すると、取込部４１から流れてくるＥＧＲガスにより該新気が押されて、該新気が１番気筒から４番気筒の枝部４３へ向かって流れる。そして、これらの枝部４３に流入した新気は、夫々の気筒２の吸気行程で気筒内に吸入される。そうすると、本来は、枝部４３から既燃ガスのみが供給されるはずが、新気も供給されることになるため、気筒２内の既燃ガスの割合が低くなる
。そうすると、気筒間のＥＧＲガス量（ＥＧＲ率としても良い）のばらつきが大きくなる。

このような気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを考慮して、枝部４３の径を設定すれば、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。しかし、ＥＧＲ弁４４の故障等によりＥＧＲガス量が目標値よりも増加した場合には、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきが大きくなる。ここで、ＥＧＲガス量が目標値よりも増加すると、排気通路４を流通する排気の量が減少するため、排気通路４内の圧力が基準値よりも減少する。逆に、排気通路４内の圧力が基準値よりも低くなったときに、ＥＧＲ弁４４の故障であると判定しても良い。排気の圧力の基準値及びＥＧＲガス量の目標値は、気筒２内から吸気通路３へ吹き返した新気が枝部４３へ逆流することのない値、又はＥＧＲガス量の気筒間ばらつきが許容範囲内になる値とする。これらの値は、内燃機関１の運転状態に応じて決定しても良い。なお、本実施例ではＥＧＲ弁４４が開固着したときに排気の圧力が基準値よりも低くなるとして説明するが、排気の圧力を直接測定しても良い。

そして本実施例では、ＥＧＲ弁４４が開いたまま故障して閉じることのできない状態のときに、吸気弁１１の閉時期を早くする。なお、ＥＧＲ弁４４が開いたまま故障して閉じることのできない状態のことを以下、開固着と称する。ＥＧＲ弁４４の開固着は、例えばＥＧＲガス中の粒子状物質（ＰＭ）がＥＧＲ弁４４に付着することで起こる。そして、吸気弁１１の閉時期を早くすることにより、気筒２内からの新気の吹き返しを抑制できる。

図５は、吸気弁１１が開いている期間を示す図である。図５（Ａ）はＥＧＲ弁４４が正常の場合を示し、図５（Ｂ）はＥＧＲ弁４４が開固着している場合を示している。０度の位置が吸気上死点（ＴＤＣ）で１周がクランクアングルの３６０度に対応している。吸気弁１１が開いている期間には、斜線を施してある。吸気弁１１の開時期は、どちらも吸気上死点より後で同時期である。また、吸気弁１１の閉時期は、ＥＧＲ弁４４が正常の場合には吸気下死点（ＢＤＣ）後９０度より後で、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合にはＢＤＣ後９０度より前である。

このようにＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、ＥＧＲ弁４４が正常の場合よりも、吸気弁１１の閉時期を早くすると、気筒２内から吸気ポート３３へ吹き返す新気量が減少するため、枝部４３へ逆流する新気量を減少させることができる。これにより、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。また、吸気弁１１の閉時期を早くすることにより、有効圧縮比を高くすることができるため燃費を向上させることもできる。

また、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、ＥＧＲ弁４４が正常の場合よりも、吸気弁１１の開時期を早くしても良い。

図６は、吸気弁１１が開いている期間を示す図である。図６（Ａ）はＥＧＲ弁４４が正常の場合を示し、図６（Ｂ）はＥＧＲ弁４４が開固着している場合を示している。吸気弁１１の開時期は、ＥＧＲ弁４４が正常の場合には吸気上死点よりも後とし、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には吸気上死点近傍とする。すなわち、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、ＥＧＲ弁４４が正常の場合と比較して、吸気弁１１の開時期を吸気上死点に近づけている。

ここで、図７は、気筒２内に流入する吸気の流速の推移を示した図である。横軸はクランクアングルである。実線は、吸気弁１１の開時期を吸気上死点近傍とした場合（図６（Ｂ）の場合）を示し、一点鎖線は、吸気弁１１の開時期を吸気上死点よりも遅くした場合（図６（Ａ）の場合）を示している。

吸気弁１１の開時期が吸気上死点よりも後の場合には、ピストン１７が下降している最中に吸気弁１１が開き始めるため、気筒２内の負圧が大きくなったときに吸気弁１１が開き始めることになる。そうすると、吸気ポート３３と気筒２内との圧力差が大きくなってから吸気弁１１が開き始めるため、吸気ポート３３から気筒２内へ勢い良くガスが流入する。すなわち、吸気の流速が高くなる。

一方、吸気弁１１の開時期を吸気上死点近傍に近づけると、吸気弁１１が開くときの吸気ポート３３と気筒２内との圧力差がより小さくなるため、吸気の流速を低下させることができる。そして、吸気の流速が低下することにより、吸気の負圧を小さくすることができる。これにより、排気通路４と吸気ポート３３との圧力差が小さくなるため、ＥＧＲガスの流通量を減少させることができる。すなわち、枝部４３から吸気ポート３３に流入するＥＧＲガス量を減少させることができる。したがって、ＥＧＲ弁４４が開固着することによりＥＧＲガス量が目標値よりも多くなったとしても、吸気弁１１の開時期を吸気上死点近傍とすれば、ＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができるため、気筒内のＥＧＲガス量が過剰となることを抑制できる。

なお、図６では、吸気弁１１の閉時期を同時期としているが、図５に示したように吸気弁１１の閉時期を併せて変更しても良い。すなわち、吸気弁１１の開時期または閉時期を、何れか一方だけ変更しても良く、両方とも変更しても良い。ここで、吸気弁１１の開時期及び閉時期を両方とも変更した場合において吸気弁１１が開いている期間を図８に示す。

図８は、吸気弁１１が開いている期間を示す図である。図８（Ａ）はＥＧＲ弁４４が正常の場合を示し、図８（Ｂ）はＥＧＲ弁４４が開固着している場合を示している。吸気弁１１の開時期は、ＥＧＲ弁４４が正常の場合には吸気上死点よりも後とし、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には吸気上死点近傍とする。また、吸気弁１１の閉時期は、ＥＧＲ弁４４が正常の場合には吸気下死点後９０度よりも後とし、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には吸気下死点後９０度よりも前とする。このようにすることで、ＥＧＲガス量の気筒間のばらつきを抑制しつつ、ＥＧＲガス量が過剰になることを抑制できる。

さらに、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、ＥＧＲ弁４４が正常の場合よりも、吸気弁１１が開いている期間と排気弁１３が開いている期間とが重なる期間であるバルブオーバーラップ期間を短くしても良い。例えば、吸気弁１１の開時期を遅くするか、または排気弁１３の閉時期を早くすることの少なくとも一方を行なうことでバルブオーバーラップ期間を短くする。

このようにすることで、気筒２内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）を減少させることができるため、枝部４３から供給されるＥＧＲガス（外部ＥＧＲガス）が増加したとしても、気筒２内の既燃ガスの総量の増加を抑制できる。これにより、ＥＧＲガス量が過剰となることを抑制できるため、燃焼状態の悪化を抑制できる。

また、駆動源として内燃機関１及び電動モータ５２を備えたハイブリッド車両においては、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、ＥＧＲ弁４４が正常の場合よりも、機関負荷を減少させるように電動モータ５２を制御しても良い。このときには、内燃機関１の動作点を等馬力線上で変更する。

図９は、内燃機関１の回転数とトルク（負荷）との関係を示した図である。実線は動作線を示し、破線は等馬力線を示している。図９に示す動作線は、ＥＧＲ弁４４が正常の場合の動作線である。すなわち、ＥＧＲ弁４４が正常の場合には、機関回転数及び機関負荷が図９に示した動作線上にあるように内燃機関１およびハイブリッドシステム５０が制御
される。一方、ＥＧＲ弁４４が開固着している場合には、内燃機関１の動作点が等馬力線上で低負荷側（図９の矢印方向）に変更される。

このように内燃機関１の負荷を減少させることにより、排気の量を減少させることができるため、ＥＧＲガス量を減少させることができる。すなわち、ＥＧＲ弁４４が開固着したことによるＥＧＲガス量の増加を打ち消すことができる。なお、内燃機関１の動作点を変更することに併せて、吸気弁１１の開時期若しくは閉時期、またはバルブオーバーラップ期間を変更しても良い。

次に、図１０は、本実施例に係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、内燃機関１の運転状態が検出される。例えば、機関回転数、機関負荷、冷却水温度が検出される。

ステップＳ１０２では、ＥＧＲ弁４４が開固着しているか否か判定される。また、ＥＧＲ弁４４の開度が目標開度よりも大きな開度であるか否か判定しても良い。本ステップでは、ＥＧＲガス量が目標値よりも多くなる状態であるか否か判定される。

例えば、ＥＧＲ弁４４に該ＥＧＲ弁４４の開度を検出する開度センサを取り付けておくことで、ＥＧＲ弁４４の実際の開度を得ることができる。ＥＧＲ弁４４の目標開度は、ステップＳ１０１で検出される内燃機関１の運転状態に応じて決定される。ＥＧＲ弁４４の目標開度と内燃機関１の運転状態との関係は予め実験等により求めておく。そして、ＥＧＲ弁４４の実際の開度と目標開度とを比較することで、ＥＧＲ弁４４が目標開度よりも大きな開度となっているか否か判定できる。また、ＥＣＵ９０からＥＧＲ弁４４の開度を変更する指令が出ているにもかかわらず、ＥＧＲ弁４４の実際の開度が大きなまま変化しない場合には、ＥＧＲ弁４４が開固着していると判定できる。

また、例えば吸気通路３の実際の圧力と目標圧力とを比較しても良い。ＥＧＲ弁４４が開固着すると、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス量が多くなるため、吸気通路３の実際の圧力が増加する。吸気通路３の実際の圧力は、圧力センサを取り付けておくことで得ることができる。また、吸気通路３の目標圧力は、内燃機関１の運転状態に応じて決定される。吸気通路３の目標圧力と、内燃機関１の運転状態との関係は予め実験等により求めておく。そして、吸気通路３の実際の圧力と目標圧力とを比較することで、ＥＧＲ弁４４が目標開度よりも大きな開度となっているか否か判定できる。

さらには、排気通路４の実際の圧力と基準値とを比較しても良い。実際の圧力はセンサにより得る。基準値は、内燃機関１の運転状態に応じて決定される。

そして、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０３では、ＥＧＲ弁４４の開度（固着位置）が算出される。例えば、ステップＳ１０２で得られるＥＧＲ弁４４の実際の開度を用いる。又は、ＥＧＲ弁４４の固着位置に応じて吸気通路３の実際の圧力が変化するため、この吸気通路３の実際の圧力に基づいて算出する。

ステップＳ１０４では、吸気弁１１の閉時期が決定される。ここで、図１１は、ステップＳ１０３で得られるＥＧＲ弁４４の固着位置と、吸気弁１１の閉時期の進角量との関係を示した図である。ＥＧＲ弁４４の開度が大きいほど、吸気弁１１の閉時期が早くされる
。

ステップＳ１０５では、アクチュエータ１２により吸気弁１１の閉時期が変更される。なお、吸気弁１１の閉時期と同様にして、吸気弁１１の開時期及びバルブオーバーラップ期間を変更しても良い。

このように、本実施例によれば、ＥＧＲガス量が目標値よりも多くなった場合であっても、ＥＧＲガス量の気筒間のばらつきを抑制することができる。さらに、気筒２内の既燃ガスの量の増加を抑制することができる。これらにより、燃焼状態の悪化を抑制することができる。また、トルク変動が発生することを抑制できる。

なお、本実施例では、ＥＧＲ弁４４が開固着したときに吸気弁１１の閉時期、開時期、またはバルブオーバーラップ期間を変更しているが、排気の圧力を実際に測定し、該排気の圧力が基準値よりも低いときにこれらを変更しても良い。排気の圧力の基準値は、内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、例えば機関回転数及び機関負荷と排気の圧力の基準値との関係を予め実験等により求めてマップ化しておいても良い。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における判定手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０４及び１０５を処理するＥＣＵ９０が、本発明における補正手段に相当する。

本実施例では、各気筒２で吸気弁１１又は排気弁１３の開閉時期を夫々変更して分配部４２内のＥＧＲガスの均質化を図る。すなわち、分配部４２内に新気が流入することを抑制する。そのために本実施例では、枝部４３の接続位置が分配部４２の上流側すなわち排気通路４側である気筒２ほど、吸気弁１１の閉時期を早くする。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、図１２は、５番気筒に通じる枝部を通過するガスの流量の推移を示した図である。横軸はクランクアングルである。クランクアングルの０ｄｅｇは、１番気筒の圧縮上死点である。流量が正の値の場合には、ＥＧＲガスが枝部４３から吸気ポート３３へ向かって流れる。一方、流量が負の値の場合には、吸気ポート３３内のガスが枝部４３に逆流する。

次に、図１３は、分配部４２におけるＥＧＲガス濃度を示した図である。図１２と図１３とは、同じ時期における値である。図１３において、「＃２−＃１」は、２番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、１番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度を示している。同様に、「＃３−＃２」は、３番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、２番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度を示している。「＃４−＃３」は、４番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、３番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度を示している。「＃５−＃４」は、５番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、４番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度を示している。「＃６−＃５」は、６番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、５番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度を示している。

５番気筒における新気の逆流が著しくなった後（図１２の負の値が大きなった後）に、５番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、４番気筒に通じる枝部４３の接続位置と、の間の分配部４２内のＥＧＲガス濃度（図１３における「＃５−＃４」）が低下している。すなわち、５番気筒から逆流した新気が分配部４２に流入し、この新気が排気通路４側から流れてくるＥＧＲガスに押されて４番気筒側に移動している。これにより、新気とＥＧＲ
ガスとが混ざり合い、ＥＧＲガス濃度が低下している。

逆流した新気は、枝部４３の接続位置よりも下流側に移動するため、枝部４３の分配部４２への接続位置が下流側の気筒２ほど、ＥＧＲガス濃度が低くなる虞がある。これに対し、枝部４３の分配部４２への接続位置が上流側の気筒２ほど、吸気弁１１の閉時期を早くすれば、他の気筒への影響が大きな気筒ほど新気の吹き返し量を少なくすることができるため、分配部４２内のＥＧＲ濃度を均一にすることができる。

なお、枝部４３の分配部４２への接続位置が上流側の気筒２ほど、ＥＧＲガスが多く導入される気筒２であるといえる。すなわち、枝部４３の分配部４２への接続位置が下流側の気筒２ほど、他の気筒２から逆流した新気によりＥＧＲガスが希釈されるため、ＥＧＲガスが少なく導入される。このため、本実施例では、ＥＧＲガスが多く導入される気筒２の吸気弁１１の閉時期を、該気筒２よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒２の吸気弁１１の閉時期よりも早くしているといえる。

なお、実施例１と同様に、吸気弁１１の閉時期を早くすることに代えて、又は吸気弁１１の閉時期を早くすること加えて、吸気弁１１の開時期を早くしたりバルブオーバーラップ期間を短くしたりしても良い。この場合、枝部４３の接続位置が分配部４２の上流側すなわち排気通路４側である気筒２ほど、吸気弁１１の開時期を早くする。また、枝部４３の接続位置が分配部４２の上流側すなわち排気通路４側である気筒２ほど、バルブオーバーラップ期間を短くする。バルブオーバーラップ期間を短くすることによっても、新気の吹き返し量を減少させることができるため、吸気弁１１の閉時期を早くしたときと同じ効果を得ることができる。

次に、図１４は、本実施例に係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。なお、図１０に示したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０１では、各気筒２の吸気弁１１の閉時期が決定される。前記ステップＳ１０４と同様に、ステップＳ１０３で得られるＥＧＲ弁４４の固着位置と、吸気弁１１の閉時期の進角量との関係を気筒毎に予めマップ化しておき、該マップに基づいて各気筒２の吸気弁１１の閉時期が決定される。ＥＧＲ弁４４の開度が大きいほど、また、６番気筒側ほど、吸気弁１１の閉時期が早くされる。

ステップＳ２０２では、アクチュエータ１２により各気筒２の吸気弁１１の閉時期が変更される。なお、吸気弁１１の閉時期と同様にして、吸気弁１１の開時期及びバルブオーバーラップ期間を変更しても良い。

このように、本実施例によれば、ＥＧＲガス量が目標値よりも多くなった場合であっても、ＥＧＲガス量の気筒間のばらつきを抑制することができる。さらに、気筒２内の既燃ガスの量の増加を抑制することができる。これらにより、燃焼状態の悪化を抑制することができる。また、トルク変動が発生することを抑制できる。

なお、本実施例では、ＥＧＲ弁４４が開固着したときに吸気弁１１の閉時期、開時期、またはバルブオーバーラップ期間を変更しているが、排気の圧力を実際に測定し、該排気の圧力が基準値よりも低いときにこれらを変更しても良い。排気の圧力の基準値は、内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、例えば機関回転数及び機関負荷と排気の圧力の基準値との関係を予め実験等により求めてマップ化しておいても良い。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における判定手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ２０１及び２０２を処理するＥＣＵ９０が、本発
明における補正手段に相当する。

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ スロットル
１１ 吸気弁
１２ アクチュエータ
１３ 排気弁
１４ アクチュエータ
１５ クランクシャフト
１６ コンロッド
１７ ピストン
１８ 燃料噴射弁
３１ サージタンク
３２ 吸気枝管
３３ 吸気ポート
３４ 吸気管
４０ ＥＧＲ装置
４１ 取込部
４２ 分配部
４３ 枝部
４４ ＥＧＲ弁
４５ 排気ポート
５０ ハイブリッドシステム
５１ 動力分割機構
５２ 電動モータ
５３ 発電機
５４ バッテリ
５５ インバータ
５６ 車軸
５７ 減速機
５８ 車輪
９０ ＥＣＵ
９１ アクセルペダル
９２ アクセル開度センサ
９３ クランクポジションセンサ

Claims (7)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の排気通路と各気筒に通じる夫々の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えたＥＧＲ装置と、
   前記内燃機関の吸気弁の開閉時期を変更する変更手段と、
   前記内燃機関の排気の圧力が、気筒内から吸気通路へ吹き返した新気がＥＧＲ通路へ逆流することのない圧力の下限値である基準値よりも低いか否か判定する判定手段と、
   前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、吸気弁の閉時期を早くし、且つ、吸気弁の開時期を吸気上死点に近づける補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記変更手段は、吸気弁の開時期又は排気弁の閉時期の少なくとも一方を変更することで、吸気弁と排気弁とが共に開いている期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを変更し、
   前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、前記バルブオーバーラップ期間を短く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。
3. 内燃機関の動作点を等馬力線上で変更する動作点変更手段を備え、
   前記動作点変更手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、排気の圧力が基準値のときよりも、等馬力線上で内燃機関の負荷を低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制御装置。
4. 前記変更手段は、前記内燃機関の吸気弁の閉時期を各気筒で夫々変更し、
   前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒の吸気弁の閉時期を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒の吸気弁の閉時期よりも早く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。
5. 前記変更手段は、前記内燃機関の吸気弁の開時期を各気筒で夫々変更し、
   前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合
   には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒の吸気弁の開時期を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒の吸気弁の開時期よりも吸気上死点に近づけることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記変更手段は、吸気弁の開時期又は排気弁の閉時期の少なくとも一方を各気筒で夫々変更することで、吸気弁と排気弁とが共に開いている期間であるバルブオーバーラップ期間の長さを各気筒で夫々変更し、
   前記補正手段は、前記判定手段により排気の圧力が基準値よりも低いと判定される場合には、ＥＧＲガスが多く導入される気筒のバルブオーバーラップ期間を、該気筒よりもＥＧＲガスが少なく導入される気筒のバルブオーバーラップ期間よりも短くすることを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記ＥＧＲ装置は、前記ＥＧＲ通路においてＥＧＲガスの量を調節するＥＧＲ弁を備え、
   前記判定手段は、前記ＥＧＲ弁が開いた状態で固着したときに、前記内燃機関の排気の圧力が基準値よりも低いと判定することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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