JP7306570B2 - 内燃機関のｅｇｒ推定方法及び内燃機関のｅｇｒ推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲ推定に関する。

ＪＰ２０１６－２１１４５６Ａには、ＥＧＲ弁の全閉時において下流側ＥＧＲ通路に漏洩した排気ガスの排気ガス蓄積量が所定のしきい値を超えている場合に、下流側ＥＧＲ通路に新気を導入する新気導入制御を行う技術が開示されている。

ＥＧＲバルブは全閉にしても構造上、隙間が生じることがある。この場合、ＥＧＲバルブが全閉のときに内燃機関の燃料カットを開始しても、ＥＧＲバルブから隙間を介して吸気通路側に排気が漏れる。結果、上流側ＥＧＲ通路つまりＥＧＲバルブと排気通路の間の部分のＥＧＲ通路内は燃料カット中、排気の漏れに応じて上流側から新気に置換されていく。

この場合、内燃機関の燃料噴射再開後、ＥＧＲを再開することによりＥＧＲバルブを開けても、上流側ＥＧＲ通路内に残存する新気がまずＥＧＲバルブに流入することになる。結果、還流される排気であるＥＧＲガスがＥＧＲバルブに直ちに届かない事態が生じる。このため、このようなガスの流動態様に照らし、ＥＧＲバルブが全閉のときに燃料カットを開始した場合に、より正確なＥＧＲ率を推定することが望まれる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、ＥＧＲバルブが全閉のときに燃料カットを開始した場合に、より正確なＥＧＲ率を推定することを目的とする。

本発明のある態様の内燃機関のＥＧＲ推定方法は、内燃機関に接続する吸気通路と、内燃機関に接続する排気通路と、吸気通路及び排気通路を接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられ全閉状態であっても構造上隙間が生じるＥＧＲバルブと、を備える吸排気系においてＥＧＲ率を推定する内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、ＥＧＲバルブが全閉状態のときに内燃機関の燃料カットを開始した場合に、燃料カットの実行中はＥＧＲバルブの全閉状態を維持するとともに、燃料カットの実行中又は内燃機関の燃料噴射再開後に、ＥＧＲバルブと排気通路との間の部分のＥＧＲ通路である上流側ＥＧＲ通路内の排気と新気とでのガス置換状態の判定を行い、判定の結果に基づいてＥＧＲ率を推定することを含む。

本発明の別の態様によれば、上記内燃機関のＥＧＲ推定方法に対応する内燃機関のＥＧＲ推定装置が提供される。

図１は、車両の要部を示す概略構成図である。 図２Ａは、ガスの流動態様の説明図の第１図である。 図２Ｂは、ガスの流動態様の説明図の第２図である。 図２Ｃは、ガスの流動態様の説明図の第３図である。 図２Ｄは、ガスの流動態様の説明図の第４図である。 図２Ｅは、ガスの流動態様の説明図の第５図である。 図３は、ＥＧＲ率推定処理を示す制御ブロック図である。 図４は、ＥＧＲ率推定処理をフローチャートで示す図である。 図５は、タイミングチャートの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、車両の要部を示す図である。車両は、内燃機関１と、吸気系１０と、排気系２０と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、コントローラ５０とを備える。

吸気系１０は、吸気通路１１と、エアクリーナ１２と、エアフロメータ１３と、吸気絞り弁１４と、インタークーラ１５と、スロットルバルブ１６と、コレクタ１７と、コンプレッサ３１と、吸気バイパス通路１８と、リサーキュレーションバルブ１９とを備える。吸気通路１１は、エアクリーナ１２と内燃機関１とを接続し、内燃機関１に導入する吸気を流通させる。吸気通路１１には、エアクリーナ１２、エアフロメータ１３、吸気絞り弁１４、コンプレッサ３１、インタークーラ１５、スロットルバルブ１６及びコレクタ１７が上流側からこの順に設けられる。

エアクリーナ１２は、吸気に含まれる異物を除去する。エアフロメータ１３は、吸気の流量を計測する。吸気絞り弁１４は、吸気通路１１のうち後述するＥＧＲ通路４１が接続するＥＧＲ合流部１１ａよりも上流側の部分に設けられる。吸気絞り弁１４は開度を低下させることにより、ＥＧＲ通路４１を介した排気の還流量を増加させる。

インタークーラ１５は、過給された吸気を冷却する。スロットルバルブ１６は、内燃機関１に導入する吸気の量を調節する。コレクタ１７は、吸気を一時的に貯留する。コンプレッサ３１は過給機３０のコンプレッサであり、吸気を圧縮する。

排気系２０は、排気通路２１と、上流触媒２２と、下流触媒２３と、タービン３２とを備える。排気通路２１は内燃機関１に接続し、内燃機関１から排出される排気を流通させる。排気通路２１には、タービン３２、上流触媒２２及び下流触媒２３が上流側からこの順に設けられる。上流触媒２２及び下流触媒２３は排気を浄化する。タービン３２は過給機３０のタービンであり、排気からエネルギを回収する。

過給機３０は吸気を圧縮して内燃機関１に供給する。過給機３０はターボチャージャであり、コンプレッサ３１と、タービン３２と、シャフト３３とを備える。過給機３０は、コンプレッサ３１が吸気通路１１に、タービン３２が排気通路２１にそれぞれ設けられることで、吸気通路１１及び排気通路２１に設けられる。過給機３０では、タービン３２が排気によって回転することで、シャフト３３を介してコンプレッサ３１が回転し、吸気を圧縮する。コンプレッサ３１においては、背中合わせの向きに配置された一対のコンプレッサホイールがシャフト３３に設けられており、一対のコンプレッサホイールにより吸気の圧縮が行われる。タービン３２には排気バイパス通路が設けられ、排気バイパス通路には流通する排気の流量を調節するウェイストゲートバルブ（図示省略）が設けられる。

ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ４３とを備える。ＥＧＲ装置４０は、排気通路２１から吸気通路１１に排気を還流する。

ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１と吸気通路１１とを接続する。ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１を流通する排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路１１に還流する。ＥＧＲ通路４１にはＥＧＲクーラ４２とＥＧＲバルブ４３とが設けられる。ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ４３は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスの流量を調節する。ＥＧＲバルブ４３は例えば、バタフライ弁により構成される。

ＥＧＲ通路４１は、ＥＧＲバルブ４３と排気通路２１との間の部分である上流側ＥＧＲ通路４１ａと、ＥＧＲバルブ４３と吸気通路１１との間の部分である下流側ＥＧＲ通路４１ｂとを含む。上流側ＥＧＲ通路４１ａは、ＥＧＲクーラ４２を有して構成されていると把握できる。

ＥＧＲ装置４０、具体的にはＥＧＲ通路４１は、排気通路２１のうち過給機３０つまりタービン３２よりも下流の部分と、吸気通路１１のうち過給機３０つまりコンプレッサ３１よりも上流の部分とを接続する。このように吸気通路１１と排気通路２１とを接続するＥＧＲ通路４１は、ＬＰＬすなわちロープレッシャーループのＥＧＲ経路を形成する。ＥＧＲ通路４１はさらに具体的には、排気通路２１のうち上流触媒２２及び下流触媒２３間の部分と、吸気通路１１のうち吸気絞り弁１４及びコンプレッサ３１間の部分とを接続する。

吸気バイパス通路１８は、吸気系１０における過給機３０の上流圧部分及び下流圧部分を接続する。上流圧部分は過給機３０より上流側、且つＥＧＲ合流部１１ａより下流側の部分の吸気通路１１とされる。下流圧部分は過給機３０より下流側、且つインタークーラ１５より上流側の部分の吸気通路１１とされる。吸気系１０における過給機３０の下流圧部分に接続することは、圧縮された吸気が吸気バイパス通路１８に流入できるようにコンプレッサ３１に接続することを含む。

リサーキュレーションバルブ１９は吸気バイパス通路１８に設けられる。リサーキュレーションバルブ１９は開閉弁により構成される。過給時には、過給機３０の上流圧よりも下流圧が高い。このため、過給機時にリサーキュレーションバルブ１９が開くと、コンプレッサ３１で圧縮された吸気が、吸気バイパス通路１８を介して過給機３０よりも上流側の部分の吸気通路１１に戻される。

コントローラ５０は電子制御装置であり、コントローラ５０には各種センサ・スイッチ類として、エアフロメータ１３のほか、クランク角センサ７１やアクセル開度センサ７２等からの信号が入力される。クランク角センサ７１は、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成する。クランク角信号は、内燃機関１の回転速度ＮＥを代表する信号として用いられる。アクセル開度センサ７２は、車両のアクセルペダルの踏込量を検出する。アクセルペダルの踏込量は、内燃機関１の負荷を代表する信号として用いられる。

コントローラ５０は、上述した各種センサ・スイッチ類からの入力信号に基づいて、内燃機関１のほか、吸気絞り弁１４やスロットルバルブ１６やリサーキュレーションバルブ１９やＥＧＲバルブ４３を制御する。コントローラ５０は、機関運転状態に応じて点火時期や燃料噴射量を制御することにより、内燃機関１を制御する。機関運転状態は例えば回転速度ＮＥや負荷である。

ところで、ＥＧＲバルブ４３は全閉にしても構造上、隙間が生じることがある。この場合、ＥＧＲバルブ４３が全閉のときに内燃機関１の燃料カットを開始しても、ＥＧＲバルブ４３から隙間を介して吸気通路１１側に排気が漏れる。結果、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内は燃料カット中、排気の漏れに応じて上流側から新気に置換されていく。

この場合、内燃機関１の燃料噴射再開後、ＥＧＲを再開することによりＥＧＲバルブ４３を開けても、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内に残存する新気がまずＥＧＲバルブ４３に流入することになる。結果、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ４３に直ちに届かない事態が生じる。このようなガスの流動態様は、次のように詳述される。

図２Ａから図２Ｅは、ガスの流動態様の説明図である。図２Ａは、ＥＧＲ作動中の状態を示す。このときには、排気通路２１から吸気通路１１に排気が還流する。このため、排気通路２１、ＥＧＲ通路４１及びＥＧＲ合流部１１ａから下流側の部分の吸気通路１１には、ハッチングで示すように排気或いは排気と吸気の混合ガスが流通している。

図２Ｂは、燃料カット開始時の状態を示す。燃料カットはＥＧＲバルブ４３が全閉のときに開始される。結果、吸気通路１１及び排気通路２１に新気が流通する。このとき、ＥＧＲ通路４１は排気が取り残された状態となる。

図２Ｃは、燃料カット中の状態を示す。燃料カット中にはＥＧＲバルブ４３から隙間を介して吸気通路１１側に排気が漏れる。結果、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内では排気が新気に置換されていき、この例では最終的にＥＧＲ通路４１全体が新気で満たされた状態になる。

図２Ｄは、燃料噴射再開後、ＥＧＲバルブ４３が開く前の状態を示す。燃料噴射再開後には吸気通路１１には新気が流通し、排気通路２１には排気が流通する。燃料噴射再開後、ＥＧＲバルブ４３が開く前には、ＥＧＲバルブ４３の隙間を介して新気が漏れる。このため、上流側ＥＧＲ通路４１ａには新気が漏れた分、排気が充填されていく。排気は、上流側ＥＧＲ通路４１ａの上流側の部分から次第に充填されていく。

図２Ｅは、ＥＧＲバルブ４３が開いた後、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で充填されたときの状態を示す。ＥＧＲバルブ４３が開かれると、ＥＧＲバルブ４３には上流側ＥＧＲ通路４１ａに残っていた新気がまず流入し、その後排気が流入する。

このため、ＥＧＲバルブ４３を開いた直後には、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率はゼロのままとなる。ＥＧＲ率はその後、図４Ｅに示すように上流側ＥＧＲ通路４１ａに排気が充填されてから上昇し始める。

このようなガスの流動態様に照らし、本実施形態では以下で説明するようにＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率（実ＥＧＲ率）を推定する。

図３は、コントローラ５０が行うＥＧＲ率推定処理を示す制御ブロック図である。目標ＥＧＲ質量流量算出部５１は、目標ＥＧＲ質量流量を算出する。目標ＥＧＲ質量流量は、上流側ＥＧＲ通路４１ａにおける目標ＥＧＲ率に応じたＥＧＲガスの質量流量であり、機関運転状態に応じて予め設定される。目標ＥＧＲ質量流量は、ＥＧＲバルブ４３の開弁状態に応じて上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量を表す。

ＥＧＲ質量算出部５２は、ＥＧＲ質量Ｍ１を算出する。ＥＧＲ質量Ｍ１は上流側ＥＧＲ通路４１ａにおけるＥＧＲガスの質量であり、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされている場合に、上流側ＥＧＲ通路４１ａ容積分のＥＧＲ質量Ｍ２となる。ＥＧＲ質量Ｍ１は、以下のように算出される。

燃料カット中の場合、図２Ｃを用いて前述したように上流側ＥＧＲ通路４１ａにおいて排気が新気に置換されていく。この場合、ＥＧＲ質量算出部５２では、ＥＧＲ率推定処理のＪＯＢ周期毎にＥＧＲ質量Ｍ１から新気置換分質量（新気置換分のＥＧＲ質量）が減算され、これによりＥＧＲ質量Ｍ１が算出される。つまり、ＥＧＲ質量Ｍ１の前回値から新気置換分質量を減算することにより新たなＥＧＲ質量Ｍ１が算出される。

新気置換分質量は、上流側ＥＧＲ通路４１ａで新たに新気に置換される分の排気の質量であり、目標ＥＧＲ質量流量とＥＧＲバルブ４３の隙間に基づき設定される。但し、燃料カット中はＥＧＲが停止しており、目標ＥＧＲ質量流量はゼロになる。このため、新気置換分質量は機関運転状態が燃料カット中であることを前提に、ＥＧＲバルブ４３の隙間に基づき予め設定できる。この場合、目標ＥＧＲ質量流量に基づき燃料カット中であることが前提とされていると把握できる。

燃料カットが停止され燃料噴射が再開されると、ＥＧＲ質量算出部５２では、ＥＧＲ率推定処理のＪＯＢ周期毎にＥＧＲ充填分質量がＥＧＲ質量Ｍ１に加算され、これによりＥＧＲ質量Ｍ１が算出される。つまり、ＥＧＲ質量Ｍ１の前回値にＥＧＲ充填分質量を加算することにより新たなＥＧＲ質量Ｍ１が算出される。

ＥＧＲ充填分質量は、上流側ＥＧＲ通路４１ａに新たに充填される分の排気の質量であり、目標ＥＧＲ質量流量とＥＧＲバルブ４３の隙間とのうち少なくとも目標ＥＧＲ質量流量に基づき設定される。ＥＧＲ充填分質量は、燃料噴射再開後、目標ＥＧＲ質量流量がゼロの場合とゼロでない場合、つまりＥＧＲ再開前と再開後とで異なる値に設定される。

燃料噴射再開後、ＥＧＲ再開前には、ＥＧＲ充填分質量は新気置換分質量と同様、ＥＧＲバルブ４３の隙間に基づき予め設定された値とされる。ＥＧＲが再開されると、ＥＧＲ充填分質量は目標ＥＧＲ質量流量に基づき設定される。ＥＧＲ充填分質量についてはさらに後述する。ＥＧＲ質量算出部５２で算出されたＥＧＲ質量Ｍ１は判定部５３に入力される。

判定部５３は、上流側ＥＧＲ通路４１ａ容積分のＥＧＲ質量Ｍ２がＥＧＲ質量Ｍ１以下（ＥＧＲ質量Ｍ１がＥＧＲ質量Ｍ２以上）か否かを判定する。ＥＧＲ質量Ｍ２は上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で充填されているか否かを判定するための判定値であり、肯定判定であれば、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で充填されていると判断される。この場合、判定部５３から選択部５４に信号が入力される。

選択部５４は、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率として推定するＥＧＲ率を選択する。図２Ｅを用いて前述したように、燃料噴射再開後、ＥＧＲバルブ４３を開いた直後には、ＥＧＲバルブ４３には上流側ＥＧＲ通路４１ａから新気が導入されることから、ＥＧＲ率はゼロのままとなる。

このため、選択部５４は判定部５３からの信号が入力されていない場合、つまり上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていない場合はゼロを選択する。選択されたＥＧＲ率は、ＥＧＲ率決定部５５に入力される。

ＥＧＲ率決定部５５は、選択部５４から入力されたＥＧＲ率をＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率として決定する。これにより、推定されたＥＧＲ率が確定する。決定されたＥＧＲ率は、変化量制限部５６に入力される。

変化量制限部５６は、ＥＧＲ率の変化量を制限する。変化量制限部５６では、目標ＥＧＲ質量流量に基づきＥＧＲ率の制限変化量が算出されるとともに、算出された制限変化量がＥＧＲ率決定部５５から入力されたＥＧＲ率に加算される。これにより、前回推定したＥＧＲ率からの変化量が制限変化量とされた制限ＥＧＲ率が算出される。制限変化量についてはさらに後述する。

変化量制限部５６ではさらに、算出された制限ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とのうち小さいほうのＥＧＲ率が選択される。これにより、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より小さいうちは制限ＥＧＲ率が選択され、目標ＥＧＲ率は用いられないことになる。制限ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とが同じ場合はどちらが選択されてもよい。選択されたＥＧＲ率は選択部５４に入力される。

図２Ｅを用いて前述したように、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率は、上流側ＥＧＲ通路４１ａに排気が充填されてから上昇し始める。このため、選択部５４は判定部５３からの信号が入力されている場合、つまり上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされている場合はゼロを選択せず、変化量制限部５６から入力されたＥＧＲ率を選択する。

これにより、選択部５４では上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされており、且つ制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より低いうちは、制限変化量の分ゼロから次第に増加する制限ＥＧＲ率が選択されることになる。そして、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率を上回ると、変化量制限部５６から入力される目標ＥＧＲ率が選択されることになる。

図４は、コントローラ５０が行うＥＧＲ率推定処理をフローチャートで示す図である。コントローラ５０は、本フローチャートに示す処理を実行するようにプログラムされることで、判定制御部及び推定制御部を有した構成とされる。

ステップＳ１で、コントローラ５０は燃料カット中か否かを判定する。燃料カット中か否かは予め定められた燃料カットの実行条件が成立したか否かで判定できる。ステップＳ１で肯定判定であれば、処理はステップＳ２に進む。

ステップＳ２で、コントローラ５０は上流側ＥＧＲ通路４１ａにおけるＥＧＲ質量Ｍ１の減少処理を行う。ＥＧＲ質量Ｍ１の減少処理は前述した新気置換分質量によりＥＧＲ質量Ｍ１を減少させる処理であり、燃料カット中には上流側ＥＧＲ通路４１ａ内で排気が新気に置換されるので、ＥＧＲ質量Ｍ１が減少される。ステップＳ２の後には処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４で、コントローラ５０はＥＧＲ質量Ｍ１がＥＧＲ質量Ｍ２以上か否かを判定する。ステップＳ４で肯定判定であれば、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていると判断される。ステップＳ２からステップＳ４に進んだ場合、上流側ＥＧＲ通路４１ａは排気で満たされていないので否定判定され、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ９で、コントローラ５０は新気置換判定を下す。新気置換判定は、上流側ＥＧＲ通路４１ａが新気に置換中との判定であり、換言すれば上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていないとの判定である。ステップＳ９の後には処理はステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０で、コントローラ５０はＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率をゼロに決定する。これにより、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていない場合は、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率がゼロと推定される。ステップＳ１０の後には処理は一旦終了する。

その後のルーチンでは、燃料カット中の場合は同様の処理が繰り返され、ＥＧＲ率がゼロと推定される。このとき、ＥＧＲ質量Ｍ１は燃料カットの実行時間に応じて、ステップＳ２で減少される。そして、燃料噴射が再開され燃料カット中でなくなると、ステップＳ１で否定判定され、処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３で、コントローラ５０は上流側ＥＧＲ通路４１ａにおけるＥＧＲ質量Ｍ１の増加処理を行う。ＥＧＲ質量Ｍ１の増加処理は前述したＥＧＲ充填分質量によりＥＧＲ質量Ｍ１を増加させる処理である。ステップＳ３の後には処理はステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＥＧＲ質量Ｍ１がＥＧＲ質量Ｍ２より小さいうちは否定判定され、処理がステップＳ９、さらにはステップＳ１０に進む。つまり、燃料噴射が再開されても、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていないうちは、上流側ＥＧＲ通路４１ａに残存していた新気がＥＧＲバルブ４３を通過するため、ＥＧＲ率はゼロと推定される。ステップＳ１０の後には処理は一旦終了する。

その後のルーチンでは、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていないうちは、同様の処理が繰り返される。そして、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされると、ステップＳ４で肯定判定され、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５で、コントローラ５０は排気充填判定を下す。排気充填判定は、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされているとの判定であり、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率は、ＥＧＲ再開後、上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされてから上昇する。ステップＳ５の後には処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６で、コントローラ５０は制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より高いか否かを判定する。制限ＥＧＲ率は前述の通り、ＥＧＲ率に変化制限量を加えたものであり、ステップＳ４で否定判定から肯定判定に切り替わった直後には、目標ＥＧＲ率よりも小さい。このためこの場合はステップＳ６で否定判定され、処理はステップＳ８に進む。

ステップＳ８で、コントローラ５０はＥＧＲ率を制限ＥＧＲ率に決定する。これにより、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率以下の場合は、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率が制限ＥＧＲ率と推定される。ステップＳ８の後には処理は一旦終了する。

その後のルーチンでは、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率以下のうちは、同様の処理が繰り返される。そして、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より高くなるとステップＳ６で肯定判定され、処理はステップＳ７に進む。

ステップＳ７で、コントローラ５０はＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に決定する。これにより、制限ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より高くなった場合には、ＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と推定される。ステップＳ７の後には処理は一旦終了する。

本フローチャートでは、ステップＳ４、ステップＳ５及びステップＳ８で、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内の排気と新気とでのガス置換状態の判定が行われる。また、ステップＳ７、ステップＳ８及びステップＳ１０で、判定の結果に基づいてＥＧＲ率が推定される。また、ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ４及びステップＳ９の処理が繰り返し事実行されることにより、燃料カットの実行時間に応じて新気置換中か否かが判定される。また、ステップＳ１の否定判定を経由してステップＳ１０に進んだ場合に、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ率がゼロと推定される。

図５は、図４に示すフローチャートに対応するタイミングチャートの一例を示す図である。破線で示すＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率を示す。タイミングＴ１ではＥＧＲが停止される。結果、ＥＧＲバルブ４３はタイミングＴ１から全閉状態になる。

タイミングＴ２では燃料カットが開始される。結果、タイミングＴ２からはＥＧＲバルブ４３の隙間からの排気の漏れに起因して、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が新気に置換され始める。つまり、新気置換中になる。また、タイミングＴ２からはＥＧＲ質量Ｍ１が減少し始め、ＥＧＲ質量Ｍ２より小さくなる。つまり、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が新気の流入により排気で満たされていない状態になる。

タイミングＴ２から減少し始めたＥＧＲ質量Ｍ１は、燃料噴射が再開されるタイミングＴ３まで同じ傾きで減少する。新気置換分質量は、前述したようにＥＧＲバルブ４３の隙間に基づき予め設定される。従って、タイミングＴ２、タイミングＴ３間のＥＧＲ質量Ｍ１の変化の傾きの大きさは、新気置換分質量を示す。

タイミングＴ３では燃料カットが停止され燃料噴射が再開される。このため、タイミングＴ３からはＥＧＲバルブ４３の隙間からの新気の漏れに起因して、上流側ＥＧＲ通路４１ａに排気が充填され始める。結果、タイミングＴ３からはＥＧＲ質量Ｍ１が増加し始める。

タイミングＴ３から増加し始めたＥＧＲ質量Ｍ１は、ＥＧＲが再開されるタイミングＴ４まで同じ傾きで増加する。燃料噴射再開後、ＥＧＲ再開前のＥＧＲ充填分質量は、前述したようにＥＧＲバルブ４３の隙間に基づき予め設定される。従って、タイミングＴ３、タイミングＴ４間のＥＧＲ質量Ｍ１の変化の傾きの大きさは、このようなＥＧＲ充填分質量を示す。

タイミングＴ４ではＥＧＲが再開される。結果、ＥＧＲバルブ４３が開き、ＥＧＲバルブ４３が開く前よりもＥＧＲ質量Ｍ１が大きな度合いで増加し始める。タイミングＴ４から増加し始めたＥＧＲ質量Ｍ１は、排気充填判定がなされるタイミングＴ５まで同じ傾きで増加する。

ＥＧＲ再開後のＥＧＲ充填分質量は、前述した目標ＥＧＲ質量流量、従って上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に基づき設定される。タイミングＴ４、タイミングＴ５間のＥＧＲ質量Ｍ１の変化の傾きの大きさは、このようなＥＧＲ充填分質量を示す。

タイミングＴ４、Ｔ５間の期間は、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ率の上昇開始までの期間を示す。当該期間は、上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量が大きい場合に少ない場合と比較して短く設定される。これは、ＥＧＲ再開後のＥＧＲガスの流量が大きいほど、上流側ＥＧＲ通路４１ａがより素早く排気で満たされるためである。

このような期間の設定は、目標ＥＧＲ質量流量、従って上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に基づき、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ充填分質量を設定することにより行うことができる。ＥＧＲ再開後のＥＧＲ充填分質量は、上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に応じて、予めマップデータで設定することができる。前述した図４に示すフローチャートにおいては、ステップＳ３の処理がこのような期間の設定に対応する。

タイミングＴ２からタイミングＴ５まではＥＧＲ質量Ｍ１がＥＧＲ質量Ｍ２より小さいからＥＧＲ率はゼロとされ、タイミングＴ５でＥＧＲ質量Ｍ１がＥＧＲ質量Ｍ２になる。これにより、上流側ＥＧＲ通路４１ａの排気充填判定がなされる。

前述したように、ＥＧＲ質量Ｍ１は目標ＥＧＲ質量流量に基づき設定される。従って、上述の排気充填判定は上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に基づき行われる。前述した図４に示すフローチャートにおいては、ステップＳ３に続くステップＳ４の処理と、ステップＳ５の処理がこのように排気充填判定が行われることに対応する。

タイミングＴ５からは、排気充填判定がなされたことに応じてＥＧＲ率が制限ＥＧＲ率とされ、ＥＧＲ率が上昇し始める。ＥＧＲ率はタイミングＴ５から制限変化量分、次第に増加する。また、ＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率に到達するタイミングＴ６まで同じ傾きで増加する。従って、タイミングＴ５、タイミングＴ６間のＥＧＲ率の変化の傾きの大きさは制限変化量を示す。

ＥＧＲ再開後のタイミングＴ５からのＥＧＲ率の上昇度合いは、ＥＧＲガスの流量が大きい場合に少ない場合と比較して大きく設定される。これは、ＥＧＲが再開されるタイミングＴ４から上流側ＥＧＲ通路４１ａに排気が充填されていく過程で、実際には排気が新気により希釈されるためであり、ＥＧＲガスの流量が大きいほど希釈時間が短くなり、排気が希釈され難くなるためである。

このような上昇度合いの設定は、目標ＥＧＲ質量流量、従って上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に基づき、制限変化量を設定することにより行うことができる。制限変化量は上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に応じて、予めマップデータで設定することができる。

タイミングＴ６では、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に到達する。このため、タイミングＴ６からはＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と推定される。

次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

本実施形態にかかる内燃機関１のＥＧＲ推定方法は、吸気系１０と排気系２０とを備える内燃機関１の吸排気系１０、２０であって、ＥＧＲ通路４１とＥＧＲバルブ４３とを含むＥＧＲ装置４０が設けられた内燃機関１の吸排気系１０、２０においてＥＧＲ率を推定する。内燃機関１のＥＧＲ推定方法は、ＥＧＲバルブ４３が全閉のときに内燃機関１の燃料カットを開始した場合に、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内の排気と新気とでのガス置換状態の判定を行うことと、当該判定の結果に基づいてＥＧＲ率を推定することとを含む。

このような方法によれば、ＥＧＲ率を推定するにあたり、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内のガス置換状態を反映できる。このため、ＥＧＲバルブ４３が全閉のときに燃料カットを開始した場合に、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が排気から新気に置換されても、より正確なＥＧＲ率を推定することが可能になる。

本実施形態では、燃料カットの実行時間に応じて新気置換中か否か、つまり新気の流入により上流側ＥＧＲ通路４１ａが排気で満たされていないか否かが判定される。

このような方法によれば、燃料カット中にＥＧＲバルブ４３の隙間を介して排気が漏れることにより、排気が新気に置換されていく上流側ＥＧＲ通路４１ａ内のガス置換状態を適切に判定できるので、より正確なＥＧＲ率を推定することが可能になる。

本実施形態では、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が新気の流入により排気で満たされていない状態と判定した場合、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ率はゼロと推定される。

このような方法によれば、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内に残存していた新気がまずＥＧＲ再開後にＥＧＲバルブ４３に流入することに照らし、ＥＧＲ率をゼロと推定するので、より正確なＥＧＲ率を推定することが可能になる。

本実施形態では、内燃機関１の燃料噴射再開後は、上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量に基づいて、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が排気に置換されたか否かが判定される。

このような方法によれば、上流側ＥＧＲ通路４１ａ内が排気に置換されたか否かを適切に判定できるので、燃料噴射再開後のＥＧＲ率を適切に推定することが可能になる。

本実施形態では、上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量が大きい場合は少ない場合と比較して、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ率の上昇開始までの期間が短くされる。

このような方法によれば、ＥＧＲ再開後のＥＧＲガスの流量が大きいほど、上流側ＥＧＲ通路４１ａがより早期に排気で満たされることに照らし、ＥＧＲ再開後にＥＧＲ率を適切なタイミングで上昇させ始めることができる。

本実施形態では、上流側ＥＧＲ通路４１ａを流通するＥＧＲガスの流量が大きい場合は少ない場合と比較して、ＥＧＲ再開後のＥＧＲ率の上昇度合いが大きくされる。

このような方法によれば、ＥＧＲ再開後のＥＧＲガスの流量が大きいほど、排気が希釈され難くなることに照らし、ＥＧＲ再開後にＥＧＲ率を適切な度合いで上昇させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上述した実施形態ではＥＧＲバルブ４３におけるＥＧＲ率を推定する場合について説明した。しかしながら、推定されるＥＧＲ率は例えば、内燃機関１の筒内に流入したガスのＥＧＲ率など、下流側ＥＧＲ通路４１ｂから内燃機関１までにおける所定位置のＥＧＲ率であってもよい。このようなＥＧＲ率は例えば、ＥＧＲバルブ４３からの距離や流入する等に応じて、ＥＧＲガスが到達するタイミングやＥＧＲ率を補正することにより推定できる。

例えば、上述した実施形態では内燃機関１のＥＧＲ推定方法及び内燃機関１のＥＧＲ推定装置がコントローラ５０により実現される場合について説明した。しかしながら、内燃機関１のＥＧＲ推定方法及び内燃機関１のＥＧＲ推定装置は、単一のコントローラ５０の代わりに複数のコントローラにより実現されてもよい。

Claims (8)

1. 内燃機関の吸排気系においてＥＧＲ率を推定する内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記吸排気系は、前記内燃機関に接続する吸気通路と、前記内燃機関に接続する排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路を接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ全閉状態であっても構造上隙間が生じるＥＧＲバルブと、を備え、
   前記ＥＧＲバルブが全閉状態のときに前記内燃機関の燃料カットを開始した場合に、前記燃料カットの実行中は前記ＥＧＲバルブの全閉状態を維持するとともに、前記燃料カットの実行中又は前記内燃機関の燃料噴射再開後に、前記ＥＧＲバルブと前記排気通路との間の部分の前記ＥＧＲ通路である上流側ＥＧＲ通路内の排気と新気とでのガス置換状態の判定を行い、
   前記判定の結果に基づいて前記ＥＧＲ率を推定する、
   内燃機関のＥＧＲ推定方法。
2. 請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記燃料カットの実行時間に応じて、前記上流側ＥＧＲ通路内が新気の流入により排気で満たされていない状態か否かを判定する、
   内燃機関のＥＧＲ推定方法。
3. 請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記上流側ＥＧＲ通路内が新気の流入により排気で満たされていない状態と判定した場合に、ＥＧＲ再開後の前記ＥＧＲ率をゼロと推定する、
   内燃機関のＥＧＲ推定方法。
4. 請求項１から３いずれか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記内燃機関の燃料噴射再開後、前記上流側ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量に基づいて、前記上流側ＥＧＲ通路内が排気に置換されたか否かを判定する、
   内燃機関のＥＧＲ推定方法。
5. 請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記ＥＧＲガスの流量が大きい場合は少ない場合と比較して、ＥＧＲ再開後の前記ＥＧＲ率の上昇開始までの期間を短くすること、
   をさらに含む内燃機関のＥＧＲ推定方法。
6. 請求項４又は５に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記ＥＧＲガスの流量が大きい場合は少ない場合と比較して、ＥＧＲ再開後の前記ＥＧＲ率の上昇度合いを大きくすること、
   をさらに含む内燃機関のＥＧＲ推定方法。
7. 請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ推定方法であって、
   前記ガス置換状態は、少なくとも前記ＥＧＲバルブの隙間から漏れる排気量又は新気量に基づいて判定される、内燃機関のＥＧＲ推定方法。
8. 内燃機関の吸排気系においてＥＧＲ率を推定する内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
   前記吸排気系は、前記内燃機関に接続する吸気通路と、前記内燃機関に接続する排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路を接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ全閉状態であっても構造上隙間が生じるＥＧＲバルブと、を備え、
   前記ＥＧＲバルブが全閉状態のときに前記内燃機関の燃料カットを開始した場合に、前記燃料カットの実行中は前記ＥＧＲバルブの全閉状態を維持するとともに、前記燃料カットの実行中又は前記内燃機関の燃料噴射再開後に、前記ＥＧＲバルブと前記排気通路との間の部分の前記ＥＧＲ通路である上流側ＥＧＲ通路内の排気と新気とでのガス置換状態の判定を行う判定制御部と、
   前記判定の結果に基づいて前記ＥＧＲ率を推定する推定制御部と、
   を含む内燃機関のＥＧＲ推定装置。

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