JPWO2011016124A1 - 内燃機関のｅｇｒ制御システム - Google Patents

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Abstract

本発明は、ＥＧＲ通路の吸気系側が複数のＥＧＲ枝管に分岐し、各ＥＧＲ枝管が気筒毎に設けられた吸気枝管それぞれに接続されている内燃機関のＥＧＲ装置において、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときに、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することを目的とする。本発明では、ＥＧＲ弁が開固着した場合、内燃機関を搭載した車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制しつつ、内燃機関の排気系における排気圧力を低減させる。

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲ制御システムに関する。
従来、内燃機関の排気をＥＧＲガスとして該内燃機関の吸気系に導入するＥＧＲ装置が知られている。ＥＧＲガスを内燃機関に供給することにより、排気中のＮＯｘの低減や燃費の向上を図ることが出来る。また、近年では、ＥＧＲガスの供給による効果をより大きくすべく、ＥＧＲ通路の大径化等のＥＧＲガスの供給量をより多くするための技術が開発されている。
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関においては、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁が開弁状態で固着する故障（以下、開固着と称する）が生じると、ＥＧＲガス量が過剰に増加する場合がある。ＥＧＲガス量が過剰に増加すると、失火やトルク変動、未燃燃料成分の排出量の増加を招く虞がある。また、上記のようなＥＧＲガス量の増大化が図られると、このような問題がより発生し易くなる。
引用文献１には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ弁が開固着した場合に、一部の気筒でのバルブ動作を停止させて減筒運転を行う技術が開示されている。減筒運転を行うことで、一気筒当たりの吸入空気量を増加させることができ、その結果としてＥＧＲ率を低下させることが出来る。
特開２００５−２０７２８５号公報 特開平１１−０２２５６１号公報 特開平９−２１７６５８号公報 特開２００６−１３２４７９号公報 特開２００７−２６３０５０号公報
複数の気筒を備えた内燃機関のＥＧＲ装置においては、ＥＧＲ通路の吸気系側が複数のＥＧＲ枝管に分岐し、各ＥＧＲ枝管が気筒毎に設けられた吸気枝管それぞれに接続された構成となっているものがある。このような構成においては、ＥＧＲ弁は、ＥＧＲ通路における分岐部分よりもＥＧＲガスの流れに沿って上流側に設置される。
この場合、ＥＧＲ弁の開固着が生じ、ＥＧＲガス量が過剰に多くなると、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきが大きくなる。その結果、各気筒における燃焼状態が不安定となり、失火等の問題が生じる虞がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＥＧＲ通路の吸気系側が複数のＥＧＲ枝管に分岐し、各ＥＧＲ枝管が気筒毎に設けられた吸気枝管それぞれに接続されている内燃機関のＥＧＲ装置において、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときに、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときに排気圧力を低減させるものである。
より詳しくは、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御システムは、
複数の気筒と、
吸気通路が分岐することで形成され前記複数の気筒それぞれに接続された複数の吸気枝管と、
内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、を備え、
前記ＥＧＲ通路の吸気系側が複数のＥＧＲ枝管に分岐しており、各ＥＧＲ枝管が前記複数の吸気枝管それぞれに接続されており、且つ、
前記ＥＧＲ通路における分岐部分よりもＥＧＲガスの流れに沿って上流側に前記ＥＧＲ弁が配置されている内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、
前記ＥＧＲ弁が開弁状態で固着したか否を判別する開固着判別手段と、
前記開固着判別手段によって前記ＥＧＲ弁が開弁状態で固着したと判定されたときに、内燃機関を搭載した車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制しつつ、内燃機関の排気系における排気圧力を低減させる排気圧力低減手段と、
を備えたことを特徴とする。
本発明では、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときに排気圧力を低減させる。排気圧力を低減させることで、ＥＧＲガスの全体量を減少させることができ、また、ＥＧＲガスに対する排気脈動の影響も小さくすることができる。その結果、気筒間におけるＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。また、排気圧力を低減させる制御は車両の駆動力の低下を伴う場合があるが、本発明によれば、その低下量が許容範囲内に抑制される。尚、該許容範囲は実験等に基づいて予め定められる。
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御システムは、内燃機関の排気弁の開弁時期を制御する排気可変動弁機構を更に備えてもよい。この場合、排気圧力低減手段は、該排気可変動弁機構によって排気弁の開弁時期を排気行程下死点までの範囲内で遅角することで排気圧力を低減させてもよい。これによれば、内燃機関の機関トルクの低下を抑制しつつ排気圧力を低減することができる。
ここで、排気可変動弁機構は、排気弁の開弁時期を変化させると、それに伴って排気弁の閉弁時期も変化させることとなる機構であってもよい。また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御システムは、内燃機関の吸気弁の開弁時期を制御する吸気可変動弁機構を更に備えてもよい。
排気可変動弁機構が上記のような機構の場合、排気圧力を低減させるために排気弁の開弁時期を遅角すると排気弁の閉弁時期も遅角することになる。排気弁の閉弁時期が遅角されると、吸気弁と排気弁との両方が開弁状態となる、所謂バルブオーバーラップ期間が長くなる。バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなると排気脈動の吸気への影響が大きくなる。
そこで、排気圧力低減手段が排気可変動弁機構によって排気弁の開弁時期を遅角したときには、吸気可変動弁機構によって吸気弁の開弁時期を遅角してもよい。これによれば、バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなることを抑制することができる。その結果、排気脈動の吸気への影響を小さくすることができる。
ここで、吸気可変動弁機構は、吸気弁の開弁時期を変化させると、それに伴って吸気弁の閉弁時期も変化させることとなる機構であってもよい。吸気可変動弁機構がこのような機構である場合、バルブオーバーラップ期間を短くするために吸気弁の開弁時期を遅角すると吸気弁の閉弁時期も遅角することになる。吸気弁の閉弁時期が遅角されると、有効圧縮比（燃焼室容積と吸気弁が閉弁した時の気筒内の容積との比）が低下する。有効圧縮比が過剰に低下すると燃焼悪化を招く虞がある。
そこで、吸気可変動弁機構によって吸気弁の開弁時期を遅角するときは、開固着したＥＧＲ弁の開度が小さい場合は該開度が大きい場合に比べて、その遅角量を小さくしてもよい。これによれば、吸気弁の閉弁時期の遅角量も、開固着したＥＧＲ弁の開度が小さい場合は該開度が大きい場合に比べて小さくなる。そのため、バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなることを抑制しつつ、有効圧縮比の過剰な低下も抑制することができる。
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御システムは、内燃機関の混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段をさらに備えていてもよい。この場合、排気圧力低減手段は、空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を正常時の空燃比である基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させてもよい。
内燃機関の混合気の空燃比を基準空燃比より高くすることで、燃焼圧力を低減させることができる。その結果、排気圧力を低減させることができる。また、混合気の空燃比を適切に制御することで、内燃機関の機関トルクの過剰な低下を抑制することができ、以って、車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制することができる。
ここで、開固着したＥＧＲ弁の開度が比較的小さい場合は、ＥＧＲガスの増加量は小さい。そのため、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制するための排気圧力の低減量は小さくてよい。一方、開固着したＥＧＲ弁の開度がある程度より大きい場合、ＥＧＲガス量の増加量が大きいため、燃焼状態がより不安定な状態となり易い。このとき、内燃機関の混合気の空燃比を過剰に高くすると、燃焼状態のさらなる悪化を招く虞がある。
そこで、排気圧力を低減させるべく空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を基準空燃比より高くするときにおいて、開固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度以下の場合及び該開度が前記第一所定開度より大きい第二所定開度以上の場合は、該開度が前記第一所定開度より大きく且つ前記第二所定開度より小さい場合よりも該空燃比を低い範囲内で制御してもよい。
ここで、第一所定開度は、開固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度より大きく且つ第二所定開度より小さいときほど混合気の空燃比を上昇させなくても、気筒間のＥＧＲ量のばらつきを許容範囲内に抑制することが可能なＥＧＲ弁の開度の閾値であってもよい。また、第二所定開度は、開固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度より大きく且つ第二所定開度より小さいときほど混合気の空燃比を上昇させると、燃焼状態の更なる悪化を招くこととなるＥＧＲ弁の開度の閾値であってもよい。
また、排気圧力を低減させるべく空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を基準空燃比より高くするときにおいて、開固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度より小さい場合は、該開度が大きいほど該空燃比を高くしてもよい。そして、開固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度以上の場合は、該開度が大きいほど該空燃比を低くしてもよい。
この場合の所定開度は、開固着したＥＧＲ弁の開度が大きいほど混合気の空燃比を上昇させると、燃焼状態の更なる悪化を招くこととなるＥＧＲ弁の開度の閾値であってもよい。
また、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ制御システムが、吸気可変動弁機構と空燃比制御手段とを更に備えているときにおいて、開固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度以下の場合、排気圧力低減手段は、吸気可変動弁機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角することで排気圧力を低減させてもよい。このときにおいても、開固着したＥＧＲ弁の開度が前記所定開度より大きい場合は、排気圧力低減手段は、空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を正常時の空燃比である基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させてもよい。
上述したように、吸気弁の閉弁時期を遅角すると有効圧縮比が低下する。その結果、燃焼圧力が低下するため排気圧力が低下する。しかし、吸気弁の閉弁時期の遅角量が大きくなり有効圧縮比が過剰に低下すると、燃焼悪化を招く虞がある。そのため、吸気弁の閉弁時期を遅角することで排気圧力を低減させるのは、開固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度以下の場合とする。
この場合の所定開度は、吸気弁の閉弁時期を遅角することで、有効圧縮比の過剰な低下を抑制しつつ気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを許容範囲内に抑制することが可能なＥＧＲ弁の開度の閾値であってもよい。
また、上記の場合において、所定開度を第一所定開度とする。このとき、開固着したＥＧＲ弁の開度が該第一所定開度より大きく、排気圧力低減手段が、空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を基準空燃比より高くするときにおいて、開固着したＥＧＲ弁の開度が第二所定開度以上の場合は、該開度が該第二所定開度より小さい場合に比べて該空燃比を低くしてもよい。
この場合においても、第二所定開度は、前記と同様、開固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度より大きく且つ第二所定開度より小さいときほど混合気の空燃比を上昇させると、燃焼状態の更なる悪化を招くこととなるＥＧＲ弁の開度の閾値であってもよい。
本発明を、内燃機関の他にモータを駆動源として有する車両に適用してもよい。この場合、排気圧力低減手段は、内燃機関の吸入空気量を減少させることで排気圧力を低減させてもよい。内燃機関の吸入空気量を減少させると内燃機関の機関トルクが低下する。しかし、モータの出力トルクを増加させることで車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制することができる。
本発明においては、内燃機関を、複数の気筒が複数の気筒群に分かれた構成としてもよい。また、ＥＧＲ通路を、その排気系側が複数の気筒群のうちの一部の気筒群にのみ対応した排気系に接続された構成としてもよい。このような構成の場合、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときは、ＥＧＲ通路が接続された排気系における排気圧力を低減させれば、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。
本発明によれば、ＥＧＲ弁の開固着が生じたときに、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。その結果、失火等の発生を抑制することができる。
実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る内燃機関の運転領域を示す図である。 実施例１に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローを示すフローチャートである。 実施例１の変形例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローを示すフローチャートである。 実施例２に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローの一部を示すフローチャートである。 実施例２に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローの一部を示すフローチャートである。 実施例２の変形例１に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローの一部を示すフローチャートである。 実施例２の変形例２に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローを示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関、吸排気系及びハイブリッドシステムの概略構成を示す図である。 実施例３に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローの一部を示すフローチャートである。 実施例４に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例４の変形例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。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。
＜実施例１＞
本発明の実施例１について図１〜４に基づいて説明する。
（内燃機関およびその吸排気系の概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のガソリンエンジンである。各気筒２には、吸気ポート３及び排気ポート（図示略）が接続されている。吸気ポート３および排気ポートの気筒２内への開口部は、それぞれ吸気弁４および排気弁５によって開閉される。また、内燃機関１においては、気筒２毎に燃料噴射弁及び点火プラグが設けられている（図示略）。
内燃機関１は吸気可変動弁機構（以下、吸気ＶＶＴと称する）１８及び排気可変動弁機構（以下、排気ＶＶＴと称する）１９を備えている。吸気ＶＶＴ１８は吸気弁４の開弁時期及び閉弁時期を制御する。排気ＶＶＴ１９は排気弁５の開弁時期及び閉弁時期を制御する。また、本実施例に係るＶＶＴ１８、１９は、吸気弁４又は排気弁５の開弁時期と閉弁時期とを同時に同量変更する（つまり、バルブタイミングの位相を変更する）機構である。
各吸気ポート３は、インテークマニホールド６が分岐することで形成された吸気枝管６ａに接続されている。各排気ポートは、エキゾーストマニホールド７が分岐することで形成された排気枝管７ａに接続されている。また、インテークマニホールド６には吸気通路８が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路９が接続されている。
吸気通路８には、エアフローメータ１０及びスロットル弁１１が設けられている。排気通路９には、三元触媒を含んで構成されてる排気浄化装置１２が設けられている。
また、内燃機関１は、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置１３を備えている。ＥＧＲ装置１３はＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁１５を有している。ＥＧＲ通路１４の排気系側は、排気通路９における排気浄化装置１２より下流側に接続されている。ＥＧＲ通路１４の吸気系側は４つのＥＧＲ枝管１４ａに分岐している。各ＥＧＲ枝管１４ａは吸気枝管６ａそれぞれに接続されている。ＥＧＲ弁１５は、ＥＧＲ通路１４における分岐部分よりもＥＧＲガスの流れに沿って上流側に配置されている。また、ＥＧＲ弁１５には、その開度を検出するＥＧＲ弁開度センサ１６が設けられている。
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１０及びＥＧＲ弁開度センサ１６に加え、吸気圧力センサ１７、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２等の各種センサが電気的に接続されている。吸気圧力センサ１７はインテークマニホールド６内の吸気圧力を検出する。クランクポジションセンサ２１は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ２２は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。
各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の検出値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を算出し、アクセル開度センサ２２の検出値に基づいて内燃機関１の機関トルクを算出する。
また、ＥＣＵ２０には、各気筒２の燃料噴射弁、点火プラグ、吸気ＶＶＴ１８、排気ＶＶＴ１９、スロットル弁１１及びＥＧＲ弁１５が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
（ＥＧＲ弁の開固着時の制御）
本実施例においては、排気通路９を流れる排気の一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１４及びＥＧＲ枝管１４ａを通って各吸気枝管６ａに導入され、該ＥＧＲガスが吸入空気と共に各気筒２に供給される。
また、ＥＧＲ通路１４及びＥＧＲ枝管１４ａを通って各吸気枝管６ａに導入されるＥＧＲガス量、即ち各気筒２に供給されるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁１５の開度を調整することで制御される。通常、各気筒２に供給される吸気のＥＧＲ率が内燃機関１の運転状態に応じて最適な値となるようにＥＧＲ弁１５の開度が調整される。
ここで、ＥＧＲ弁１５の開固着が生じると、ＥＧＲガス量が過剰に増加する場合がある。これにより、ＥＧＲ率が内燃機関１の運転状態に対して過剰に高い状態となると、気筒２内での燃焼状態が不安定となる虞がある。気筒２内での燃焼状態が不安定となると、失火やトルク変動、未燃燃料成分の排出量の増加等の問題が発生する可能性がある。
また、本実施例においては、ＥＧＲ枝管１４ａ及び吸気枝管６ａを介して気筒毎にＥＧＲガスが供給される。そのため、ＥＧＲガス量が過剰に増加することで、気筒間の燃焼圧力差や排気脈動の変動が大きくなると、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきが大きくなる。該ばらつきが大きくなると、気筒２内での燃焼状態の悪化を招き易くなる。
このような問題を回避すべく、本実施例においては、ＥＧＲ弁１５の開固着が生じた場合、内燃機関１の運転状態に応じて以下のような制御を実施する。図２は、本実施例に係る内燃機関の運転領域を示す図である。図２において、縦軸は機関トルクＴｒを表しており、横軸は機関回転速度Ｎｅを表している。
機関トルクＴｒが所定トルクＴｒ０以下の運転領域Ａでは、排気通路９における排気圧力が比較的低い。そのため、この領域でＥＧＲ弁１５が開固着した場合、ＥＧＲガス全体量の増加量は小さく、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきも小さい。
そこで、本実施例では、内燃機関１の機関トルクＴｒが所定トルクＴｒ０以下のときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合、スロットル弁１１の開度の増加及び／又は各気筒２における点火時期の進角を実施する（以下、この制御を第一開固着時制御と称する）。スロットル弁１１の開度を増加させて吸入空気量を増加させることで、ＥＧＲ率の過剰な上昇を抑制することができる。また、点火時期を進角させることで、ＥＧＲガス量の増加に伴う燃焼速度の低下を補うことができる。そのため、第一開固着時制御を実施することで、燃焼状態の悪化を抑制することができる。第一開固着時制御において、スロットル弁１１の開度の増加量及び点火時期の進角量は、開固着したＥＧＲ弁１５の開度に応じて決定される。
一方、機関トルクＴｒが所定トルクＴｒ０より大きい運転領域Ｂでは、排気通路９における排気圧力が比較的高い。そのため、この領域でＥＧＲ弁１５が開固着した場合、ＥＧＲガス全体量の増加量は大きく、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきも大きい。この場合、ＥＧＲ率の過剰な上昇を抑制すべく吸入空気量を増加させると、燃焼圧力が大きく上昇し、それに伴って排気圧力も大きく上昇する。そのため、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきがより大きくなる虞がある。また、ＥＧＲガス量の増加量が多いと点火時期を進角したとしても燃焼を確保することが困難な場合がある。つまり、内燃機関１の機関トルクＴｒが所定トルクＴｒ０より大きいときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合、第一開固着時制御では燃焼状態の悪化を十分に抑制することが困難である。
そこで、本実施例では、この領域でＥＧＲ弁１５が開固着した場合、通常時は排気行程下死点より前となっている排気弁５の開弁時期を、排気ＶＶＴ１９によって排気行程下死点までの範囲内で遅角させる。排気弁５の開弁時期が遅角されると、気筒２内の圧力がより低下した状態で排気弁５が開弁する。そのため、排気圧力を低減させることができる。排気圧力を低減させることで、ＥＧＲガスの全体量を減少させることができ、また、ＥＧＲガスに対する排気脈動の影響も小さくすることができる。その結果、気筒間におけるＥＧＲガス量のばらつきを抑制することができる。また、この方法によれば、機関トルクの低下を抑制しつつ、排気圧力を低減させることができる。つまり、車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制することができる。
（制御フロー）
以下、本実施例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の機関トルクＴｒ及び機関回転速度Ｎｅが取得される。
次に、ステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁開度センサ１６の検出値に基づいて、ＥＧＲ弁１５が開固着しているか否かが判別される。尚、ＥＧＲ弁１５が開固着し、ＥＧＲガス量が目標量とは異なった量となると、インテークマニホールド６内の吸気圧力が目標値と異なった値となる。そこで、ＥＧＲ弁開度センサ１６の検出値に代えて、吸気圧力センサ１７の検出値に基づいて、ＥＧＲ弁１５が開固着しているか否かが判別されてもよい。ステップＳ１０２において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行され、否定判定された場合、本ルーチンの実行が一旦終了される。
ステップＳ１０３においては、開固着したＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが取得される。
ステップＳ１０４においては、機関トルクＴｒが所定トルクＴｒ０以下であるか否かが判別される。尚、所定トルクＴｒ０は、ＥＧＲ弁１５が開固着したときにおいて第一開固着時制御によって燃焼状態の悪化を十分に抑制することが可能な領域の閾値として実験等に基づいて予め定めらた値である。ステップＳ１０４において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０５の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。
次に、ステップＳ１０５において、第一開固着時制御が実行される。ここで、スロットル弁１１の開度増加制御及び点火時期遅角制御のうちどちらを実行するのか若しくは両方を実行するのかについては、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。また、スロットル弁１１の開度の増加量及び点火時期の遅角量も内燃機関１の運転状態及びＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。その後、本フローの実行が一旦停止される。
ステップＳ１０６においては、後述するステップＳ１０７において排気弁５の開弁時期を遅角するときの目標開弁時期Ｔｅｘｖｏが、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。排気弁５の目標開弁時期Ｔｅｘｖｏと内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標開弁時期Ｔｅｘｖｏは遅い時期となっている。つまり、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、排気弁５の開弁時期の遅角量は大きくなる。また、該マップにおいて、目標開弁時期Ｔｅｘｖｏは排気行程下死点以前の時期となっている。
次に、ステップＳ１０７において、排気ＶＶＴ１９によって、排気弁５の開弁時期が目標開弁時期Ｔｅｘｖｏまで遅角される。その後、本フローの実行が一旦停止される。
尚、本実施例においては、排気圧力又は燃焼圧力を検出するセンサを設けた場合、排気弁５の開弁時期を遅角するときに、該センサの検出値が目標値となるように排気弁５の開弁時期を制御してもよい。
また、本実施例においては、排気圧力を低減すべく排気弁５の開弁時期を遅角するときの遅角量又は目標開弁時期を一定値としてもよい。例えば、該排気弁の開弁時期の遅角制御を、ＥＧＲ弁１５の開固着が生じた場合は排気弁５の開弁時期を排気行程下死点まで遅角する制御としてもよい。
また、本実施例においては、内燃機関１の運転状態が図２における領域Ａに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合においても、該運転状態が図２における領域Ｂに属するの場合と同様に、排気弁５の開弁時期の遅角制御を実行することで、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制してもよい。また、内燃機関１の運転状態が図２における領域Ｂに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合おいても、排気弁５の開弁時期の遅角制御に加えて第一開固着時制御を実行してもよい。
本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ１０２を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る開固着判別手段に相当し、上記フローにおけるステップＳ１０７を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る排気圧力低減手段に相当する。
（変形例）
次に、本実施例の変形例について説明する。上記のように排気圧力を低減させるべく排気ＶＶＴ１９によって排気弁５の開弁時期を遅角させると、排気弁５の閉弁時期が同量遅角することになる。排気弁５の閉弁時期が遅角されると、吸気弁４と排気弁５との両方が開弁状態となるバルブオーバーラップ期間が長くなる。バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなると、排気脈動の吸気への影響が大きくなり、その結果、燃焼状態の悪化を招く虞がある。
そこで、本変形例では、排気弁５の開弁時期を遅角させるときに、吸気ＶＶＴ１８によって吸気弁４の開弁時期を遅角させる。これによれば、バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなることを抑制することができる。そのため、排気脈動の吸気への影響を小さくすることができる。
（制御フロー）
以下、本変形例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図３に示すフローと同様のステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
本フローでは、ステップＳ２０６において、後述するステップＳ２０７において吸気弁４の開弁時期を遅角するときの目標開弁時期Ｔｉｎｖｏが、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。吸気弁４の目標開弁時期Ｔｉｎｖｏと内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標開弁時期Ｔｉｎｖｏは遅い時期となっている。つまり、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、吸気弁４の開弁時期の遅角量は大きくなる。
ステップＳ２０７では、吸気ＶＶＴ１８によって、吸気弁４の開弁時期が目標開弁時期Ｔｉｎｖｏまで遅角される。その後、本フローの実行が一旦停止される。
本実施例では、吸気ＶＶＴ１８によって吸気弁４の開弁時期を遅角させると、吸気弁４の閉弁時期が同量遅角することになる。しかしながら、吸気弁の閉弁時期が遅角されると、有効圧縮比（燃焼室容積と吸気弁４が閉弁した時の気筒２内の容積との比）が低下する。有効圧縮比が過剰に低下すると燃焼状態の悪化を招く虞がある。そこで、上記フローでは、ステップ２０６のように吸気弁４の目標開弁時期Ｔｉｎｖｏを決定することで、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が小さいときは該開度が大きいときに比べて吸気弁４の開弁時期の遅角量を小さくする。これにより、吸気弁４の閉弁時期の遅角量を、ＥＧＲ弁１５の開度が小さいときは該開度が大きいときに比べて小さくすることができる。そのため、バルブオーバーラップ期間が過剰に長くなることを抑制しつつ、有効圧縮比の過剰な低下を抑制することができる。
尚、本実施例に係る排気ＶＶＴ１９として、排気弁５の開弁時期と閉弁時期とを独立して変更可能な機構を採用してもよい。この場合、排気圧力を低下させるべく排気弁５の開弁時期を遅角させるときに、排気弁５の閉弁時期を変更させることなく、その開弁時期のみを遅角させることができる。そのため、上記変形例のような吸気弁４の開弁時期の制御は不要となる。
また、本実施例に係る吸気ＶＶＴ１８として、吸気弁４の開弁時期と閉弁時期とを独立して変更可能な機構を採用してもよい。この場合、上記変形例のように、排気弁５の閉弁時期の遅角に伴ってバルブオーバーラップ期間の長さを抑制すべく吸気弁４の開弁時期を遅角させるときに、吸気弁４の閉弁時期を変更させることなく、その開弁時期のみを遅角させることができる。
＜実施例２＞
本発明の実施例２について図５から７に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
（ＥＧＲ弁の開固着時の制御）
本実施例においても、内燃機関１の運転状態が図２に示す運転領域Ｂに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合、実施例１と同様、排気通路９における排気圧力を低減することでＥＧＲガス全体量の増加及び気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制する。しかしながら、排気圧力の低減方法が実施例１とは異なる。
以下、本実施例に係る、ＥＧＲ弁１５が開固着したときの排気圧力の低減方法について説明する。本実施例では、固着したＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度以下の場合、吸気ＶＶＴ１８によって吸気弁４の閉弁時期を遅角させることで排気圧力を低減させる。上述したように、吸気弁４の閉弁時期が遅角されると有効圧縮比が低下する。その結果、燃焼圧力が低下し、排気圧力が低減される。
ここで、固着したＥＧＲ弁１５の開度が大きい場合、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを十分に小さくするためには、吸気弁４の閉弁時期の遅角量を大きくして有効圧縮比の低下量を大きくする必要がある。しかしながら、上述したように、有効圧縮比が過剰に低下すると燃焼悪化を招く虞がある。そこで、本実施例において、吸気弁の閉弁時期を遅角することで排気圧力を低減させるのは、開固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度以下の場合とする。ここで、第一所定開度は、吸気弁４の閉弁時期を遅角することで、有効圧縮比の過剰な低下を抑制しつつ気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを許容範囲内に抑制することが可能なＥＧＲ弁１５の開度の閾値である。
そして、固着したＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度より大きい場合、内燃機関１の混合気の空燃比を正常時の空燃比である基準空燃比（本実施例では、理論空燃比又は理論空燃比近傍の空燃比）より高くし、それによって排気圧力を低減させる。混合気の空燃比を基準空燃比より高くすることで、燃焼圧力を低減させることができる。その結果、排気圧力を低減させることができる。
ここで、開固着したＥＧＲ弁１５の開度がある程度より大きい場合、ＥＧＲガス量の増加量が大きいため、燃焼状態がより不安定な状態となり易い。このようなときに、混合気の空燃比を大きく上昇させると、燃焼状態のさらなる悪化を招く虞がある。そこで、排気圧力を低減させるべく混合気の空燃比を基準空燃比より高くするときにおいて、固着したＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度より大きい第二所定開度以上の場合は、該開度が第二所定開度より小さい場合に比べて混合気の空燃比をより低い範囲内で制御する。ここで、第二所定開度は、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度より大きく且つ第二所定開度より小さいときほど混合気の空燃比を上昇させると、燃焼状態の更なる悪化を招くこととなるＥＧＲ弁１５の開度の閾値である。
尚、第一及び第二所定開度は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０に記憶されている。また、第一及び第二所定開度を内燃機関１の運転状態に応じて変更してもよい。
以上のような方法によれば、機関トルクの過剰な低下を伴うことなく、即ち車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制しつつ、排気圧力を低減させることができる。
（制御フロー）
以下、本実施例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図５及び６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図３に示すフローと同様のステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
本フローでは、ステップＳ１０４において否定判定された場合、次にステップＳ３０６の処理が実行される。ステップＳ３０６においては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが第一所定開度Ｒｖ１以下であるか否かが判別される。ステップＳ３０６において、肯定判定された場合、次にステップＳ３０７の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ３０９の処理が実行される。
ステップＳ３０７においは、後述するステップＳ３０８において吸気弁４の閉弁時期を遅角するときの目標閉弁時期Ｔｉｎｖｃが、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。吸気弁４の目標閉弁時期Ｔｉｎｖｃと内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標閉弁時期Ｔｉｎｖｃは遅い時期となっている。つまり、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、吸気弁４の閉弁時期の遅角量は大きくなる。また、該マップにおいて、目標閉弁時期Ｔｉｎｖｃは、内燃機関１の機関トルクの低下量が許容範囲内となるように、即ち内燃機関１を搭載した車両の駆動力の低下量が許容範囲内となるように設定されている。
次に、ステップＳ３０８において、吸気ＶＶＴ１８によって、吸気弁４の閉弁時期がステップＳ３０７において決定された目標閉弁時期Ｔｉｎｖｃまで遅角される。その後、本フローの実行が一旦停止される。
一方、ステップ３０９においては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが第二所定開度Ｒｖ２より小さいか否かが判別される。ステップＳ３０９において、肯定判定された場合、次にステップＳ３１０処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ３１３の処理が実行される。
ステップＳ３１０においては、後述するステップＳ３１２においてスロットル弁１１の開度を増加させて混合気の空燃比を高くするときの目標空燃比Ａ／Ｆ１が、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標空燃比Ａ／Ｆ１と内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆ１は高くなっている。
次に、ステップＳ３１１において、混合気の空燃比の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ１となるようなスロットル弁１１の開度である目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈが決定される。
次に、ステップＳ３１２において、スロットル弁１１の開度が目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈまで増加される。これによって、吸入空気量が増加し、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ１まで上昇する。
また、ステップＳ３１３においては、後述するステップＳ３１２においてスロットル弁１１の開度を増加させて混合気の空燃比を高くするときの目標空燃比Ａ／Ｆ２が、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標空燃比Ａ／Ｆ２と内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆ２は低くなっている。
尚、ステップＳ３１０において目標空燃比Ａ／Ｆ１を決定するために使用されるマップとステップＳ３１３において目標空燃比Ａ／Ｆ２を決定するために使用されるマップとは別々に設けられている。これらのマップでは、基準空燃比＜Ａ／Ｆ２＜Ａ／Ｆ１となっている。また、これらのマップにおいて、目標空燃比Ａ／Ｆ１及びＡ／Ｆ２は、内燃機関１の機関トルクの低下量が許容範囲内となるように、即ち内燃機関１を搭載した車両の駆動力の低下量が許容範囲内となるように設定されている。
次に、ステップＳ３１１において、混合気の空燃比の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ２となるようなスロットル弁１１の開度である目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈが決定される。
次に、ステップＳ３１２において、スロットル弁１１の開度が目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈまで増加される。これによって、吸入空気量が増加し、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ２まで上昇する。
尚、本実施例においては、排気圧力又は燃焼圧力を検出するセンサを設けた場合、吸気弁４の閉弁時期を遅角するとき又はスロットル弁１１の開度を増加させるときに、該センサの検出値が目標値となるように吸気弁４の閉弁時期又はスロットル弁１１の開度を制御してもよい。
また、本実施例においては、排気圧力を低減すべく吸気弁４の閉弁時期を遅角するときの遅角量又は目標閉弁時期を一定値としてもよい。また、排気圧力を低減すべく内燃機関１の空燃比を基準空燃比より上昇させるときの上昇量又は目標空燃比を、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が第二所定開度Ｒｖ２より小さい場合及び該開度が第二所定開度Ｒｖ２以上の場合のそれぞれにおいて一定値としてもよい。この場合も、各値は、内燃機関１の機関トルクの低減量が許容範囲内となるように設定される。また、目標空燃比Ａ／Ｆ１及びＡ／Ｆ２は、基準空燃比＜Ａ／Ｆ２＜Ａ／Ｆ１となるように設定される。
また、本実施例においては、内燃機関１の運転状態が図２における領域Ａに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合においても、該運転状態が図２における領域Ｂに属するの場合と同様に、吸気弁４の閉弁時期の遅角制御又は混合気の空燃比上昇制御を実行することで、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制してもよい。また、内燃機関１の運転状態が図２における領域Ｂに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合おいても、吸気弁４の閉弁時期の遅角制御又は混合気の空燃比増加制御に加えて第一開固着時制御を実行してもよい。
本実施例においては、スロットル弁１１が本発明に係る空燃比制御手段に相当する。尚、本発明に係る空燃比制御手段はスロットル弁１１に限られるものではない。例えば、内燃機関１がハイブリッド車両に搭載されている場合、内燃機関１での燃料噴射量を減少させることで混合気の空燃比を上昇させてもよい。この場合、燃料噴射量の減少に伴う内燃機関１の機関トルクの低下を、モータの出力を増加させることで補い、それによって車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制する。
また、本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ３０８又はＳ３１２を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る排気圧力低減手段に相当する。
（変形例１）
次に、本実施例の変形例１について説明する。本変形例では、内燃機関１の運転状態が図２に示す運転領域Ｂに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着したときであって、その開度が第一所定開度以下の場合においても、内燃機関１の混合気の空燃比を基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させる。この場合、ＥＧＲガスの増加量は、ＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度より大きい場合に比べて小さい。そのため、内燃機関１の混合気の空燃比を基準空燃比より高くするときの目標空燃比を、ＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度より大きい場合に比べて低い値に設定する。これにより、内燃機関１の機関トルクの低下を抑制することができる。
（制御フロー）
以下、本変形例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図５に示すフローと同様のステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
本フローでは、ステップＳ３０６において肯定判定された場合、次にステップＳ４０７の処理が実行される。ステップＳ４０７においては、後述するステップＳ４０９においてスロットル弁１１の開度を増加させて混合気の空燃比を高くするときの目標空燃比Ａ／Ｆ３が、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標空燃比Ａ／Ｆ３と内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆ３は高くなっている。
尚、ステップＳ４０７において目標空燃比Ａ／Ｆ１を決定するために使用されるマップと、ステップ３１０において目標空燃比Ａ／Ｆ１を決定するために使用されるマップ及びステップＳ３１３において目標空燃比Ａ／Ｆ２を決定するために使用されるマップとは別々に設けられている。これらのマップでは、基準空燃比＜Ａ／Ｆ３＜Ａ／Ｆ２＜Ａ／Ｆ１となっている。また、目標空燃比Ａ／Ｆ３を決定するために使用されるマップにおいても、目標空燃比Ａ／Ｆ３は、内燃機関１の機関トルクの低下量が許容範囲内となるように設定されている。
次に、ステップＳ４０８において、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ３となるようなスロットル弁１１の開度である目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈが決定される。
次に、ステップＳ４０９において、スロットル弁１１の開度が目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈまで増加される。これによって、吸入空気量が増加し、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ３まで上昇する。
尚、本変形例においても、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が第一所定開度Ｒｖ１以下の場合において排気圧力を低減すべく内燃機関１の空燃比を基準空燃比より上昇させるときの上昇量又は目標空燃比を一定値としてもよい。この場合も、各値は、内燃機関１の機関トルクの低下量が許容範囲内となるように設定される。また、目標空燃比Ａ／Ｆ３は、基準空燃比＜Ａ／Ｆ３＜Ａ／Ｆ２＜Ａ／Ｆ１となるように設定される。
本変形例においては、上記フローにおけるステップＳ４０９又はＳ３１２を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る排気圧力低減手段に相当する。
（変形例２）
次に、本実施例の変形例２について説明する。本変形例においても、上記変形例１と同様、内燃機関１の運転状態が図２に示す運転領域Ｂに属するときには、開固着したＥＧＲ弁１５の開度に関わらず、内燃機関１の混合気の空燃比を基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させる。
このとき、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が所定開度より小さい場合は、該開度が大きいほど目標空燃比を高くする。一方、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が該所定開度以上の場合は、該開度が大きいほど目標空燃比を低くする。この場合の所定開度は、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が大きいほど混合気の空燃比を上昇させると、燃焼状態の更なる悪化を招くこととなるＥＧＲ弁１５の開度の閾値である。
尚、所定開度は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０に記憶されている。また、所定開度を内燃機関１の運転状態に応じて変更してもよい。
以上のような方法によれば、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が所定開度より小さい場合においては、機関トルクの不必要な低下を抑制することができる。また、開固着したＥＧＲ弁１５の開度が所定開度以上の場合においては、燃焼状態の過剰な悪化を抑制することができる。
（制御フロー）
以下、本変形例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図５に示すフローと同様のステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
本フローでは、ステップＳ１０４において否定判定された場合、次にステップＳ５０６の処理が実行される。ステップＳ５０６では、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが所定開度Ｒｖより小さいか否かが判別される。ステップＳ５０６において、肯定判定された場合、次にステップＳ５０７の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ５１０の処理が実行される。
ステップＳ５０７においては、後述するステップＳ５０８においてスロットル弁１１の開度を増加させて混合気の空燃比を高くするときの目標空燃比Ａ／Ｆ４が、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標空燃比Ａ／Ｆ４と内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆ４は高くなっている。
一方、ステップＳ５１０においては、後述するステップＳ５０８においてスロットル弁１１の開度を増加させて混合気の空燃比を高くするときの目標空燃比Ａ／Ｆ５が、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標空燃比Ａ／Ｆ５と内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標空燃比Ａ／Ｆ５は低くなっている。
尚、ステップＳ５０７において目標空燃比Ａ／Ｆ４を決定するために使用されるマップ、及び、ステップ５１０において目標空燃比Ａ／Ｆ５を決定するために使用されるマップでは、目標空燃比Ａ／Ｆ４、Ａ／Ｆ５は、内燃機関１の機関トルクの低下量が許容範囲内となるように設定されている。
ステップＳ５０８においては、目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈが決定される。ここで、ステップＳ５０７の次にステップＳ５０８の処理が行われた場合は、目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈは、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ４となるようなスロットル弁１１の開度として決定される。一方、ステップＳ５１０の次にステップＳ５０８の処理が行われた場合は、目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈは、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ５となるようなスロットル弁１１の開度として決定される。
次に、ステップＳ５０９において、スロットル弁１１の開度が目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈまで増加される。これによって、吸入空気量が増加し、混合気の空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ４又はＡ／Ｆ５まで上昇する。
本変形例においては、上記フローにおけるステップＳ５０９を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る排気圧力低減手段に相当する。
＜実施例３＞
本発明の実施例３について図９及び１０に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
（システムの概略構成）
本実施例は、本発明がハイブリッド車両に適用された場合の実施例である。図９は、本実施例に係る内燃機関、吸排気系及びハイブリッドシステムの概略構成を示す図である。本実施例に係るハイブリッドシステムは内燃機関１及びモータージェネレータ２３を有している。内燃機関１の出力軸とモータージェネレータ２３とは動力伝達機構（図示略）を介して連結されている。また、モータージェネレータ２３にはバッテリ２４が電気的に接続されている。
モータージェネレータ２３はＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御されることで内燃機関１のアシストやエネルギーの回生を行う。
（ＥＧＲ弁の開固着時の制御）
本実施例においても、内燃機関１の運転状態が図２に示す運転領域Ｂに属するときにＥＧＲ弁１５が開固着した場合、実施例１と同様、排気通路９における排気圧力を低減することでＥＧＲガス全体量の増加及び気筒間のＥＧＲガス量のばらつきを抑制する。しかしながら、排気圧力の低減方法が実施例１とは異なる。
以下、本実施例に係る、ＥＧＲ弁１５が開固着したときの排気圧力の低減方法について説明する。本実施例では、排気圧力を低減させる場合、スロットル弁１１の開度を減少させることで内燃機関１の吸入空気量を減少させる。内燃機関１の吸入空気量を減少させることで燃焼圧力を低減させることができ、その結果、排気圧力を低減させることができる。
しかし、吸入空気量を減少させると、内燃機関１の機関トルクが低下する。そこで、本実施例では、機関トルクの減少分、モータージェネレータ２３の出力トルクを増加させる。これによって、車両の駆動力の低下を抑制することができる。
（制御フロー）
以下、本実施例に係るＥＧＲ弁の開固着が生じた場合の制御フローについて、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図３に示すフローと同様のステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
本フローでは、ステップＳ１０４において否定判定された場合、次にステップＳ６０６の処理が実行される。ステップＳ６０６においては、後述するステップＳ６０７においてスロットル弁１１の開度を減少させて吸入空気量を減少させるときの目標吸入空気量Ｑａｉｒが、内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒに基づいて決定される。目標吸入空気量Ｑａｉｒと内燃機関１の運転状態及びＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒとの関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。該マップにおいては、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、目標吸入空気量Ｑａｉｒは小さくなっている。つまり、ＥＧＲ弁１５の開度Ｒｖｅｇｒが大きいほど、吸入空気量の減少量は大きくなる。
次に、ステップＳ６０７において、吸入空気量が目標吸入空気量Ｑａｉｒとなるようなスロットル弁１１の開度である目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈが決定される。
次に、ステップＳ６０８において、スロットル弁１１の開度が目標スロットル弁開度Ｒｖｔｈまで減少される。これによって、吸入空気量が目標吸入空気量Ｑａｉｒまで減少する。
次に、ステップＳ６０９において、吸入空気量の減少に伴う機関トルクの低下量ΔＴｒｄが算出される。
次に、ステップＳ６１０において、機関トルクの低下量ΔＴｒｄ分、モータージェネレータ２３の出力トルクが増加される。
尚、本実施例においては、排気圧力又は燃焼圧力を検出するセンサを設けた場合、スロットル弁１１の開度を減少させるときに、該センサの検出値が目標値となるようにスロットル弁１１の開度を制御してもよい。
本実施例においては、上記フローにおけるステップＳ６０８又はＳ６１０を実行するＥＣＵ２０が本発明に係る排気圧力低減手段に相当する。
＜実施例４＞
本発明の実施例３について図１１及び１２に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明する。
図１１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例に係る内燃機関１は２つの気筒群３０ａ、３０ｂを有している。各気筒群３０ａ、３０ｂは３つの気筒２を有している。また、各気筒群３０ａ、３０ｂに吸気ＶＶＴ及び排気ＶＶＴが設けられている（図示略）。吸気通路８及びインテークマニホールド６は両気筒群３０ａ、３０ｂに共通している。インテークマニホールド６が分岐することで形成された吸気枝管６ａが、各気筒群３０ａ、３０ｂに属する各気筒２の吸気ポートに接続されている。
排気通路９及びエキゾーストマニホールド７は気筒群毎に設けられている。そして、ＥＧＲ通路１４の排気系側が、一方の気筒群３０ｂに対応した排気通路９における排気浄化装置１２より下流側に接続されている。ＥＧＲ通路１４の吸気系側は６つのＥＧＲ枝管１４ａに分岐している。各ＥＧＲ枝管１４ａは両気筒群３０ａ、３０ｂの吸気枝管６ａそれぞれに接続されている。ＥＧＲ弁１５は、ＥＧＲ通路１４における分岐部分よりもＥＧＲガスの流れに沿って上流側に配置されている。
（ＥＧＲ弁の開固着時の制御）
本実施例において、ＥＧＲ弁１５が開固着したときに、ＥＧＲガス全体量及び気筒間のＥＧＲガス量のばらつきに影響を与えるのは、ＥＧＲ通路１４の排気系側が接続された排気通路９、即ち気筒群３０ｂに対応した排気通路９における排気圧力である。そのため、本実施例では、ＥＧＲ弁１５が開固着した場合、気筒群３０ｂについてのみ、実施例１と同様のＥＧＲ弁の開固着時の制御を実施する。これにより、他方の気筒群３０ａにおける燃焼状態の悪化や出力低下を抑制することができる。
（変形例）
図１２は、本実施例の変形例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。本変形例では、インテークマニホールド６が気筒群毎に設けられており、吸気通路８が二つに分岐して各インテークマニホールド６に接続されている。また、スロットル弁１１が、分岐した吸気通路８それぞれに設けられている。
（ＥＧＲ弁の開固着時の制御）
本変形例に係る構成によれば、スロットル弁１１によって吸入空気量を気筒群毎に制御することが可能である。つまり、気筒群３０ｂの混合気の空燃比のみを変更することが可能である。そこで、本変形例では、ＥＧＲ弁１５が開固着した場合、気筒群３０ｂについてのみ、実施例２と同様のＥＧＲ弁の開固着時の制御を実施する。これにより、上記と同様、他方の気筒群３０ａにおける燃焼状態の悪化や出力低下を抑制することができる。
以上説明した各実施例は可能な限り組み合わせることができる。
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・吸気ポート
４・・・吸気弁
５・・・排気弁
６・・・インテークマニホールド
６ａ・・吸気枝管
７・・・エキゾーストマニホールド
７ａ・・排気枝管
８・・・吸気通路
９・・・排気通路
１０・・エアフローメータ
１１・・スロットル弁
１２・・排気浄化装置
１３・・ＥＧＲ装置
１４・・ＥＧＲ通路
１４ａ・・ＥＧＲ枝管
１５・・ＥＧＲ弁
１６・・ＥＧＲ弁開度センサ
１７・・吸気圧力センサ
２０・・ＥＣＵ
２１・・クランクポジションセンサ
２２・・アクセル開度センサ
２３・・モータージェネレータ
２４・・バッテリ
３０ａ、３０ｂ・・気筒群

Claims (11)

  1. 複数の気筒と、
    吸気通路が分岐することで形成され前記複数の気筒それぞれに接続された複数の吸気枝管と、
    内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路及び該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を制御するＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置と、を備え、
    前記ＥＧＲ通路の吸気系側が複数のＥＧＲ枝管に分岐しており、各ＥＧＲ枝管が前記複数の吸気枝管それぞれに接続されており、且つ、
    前記ＥＧＲ通路における分岐部分よりもＥＧＲガスの流れに沿って上流側に前記ＥＧＲ弁が配置されている内燃機関のＥＧＲ制御システムにおいて、
    前記ＥＧＲ弁が開弁状態で固着したか否を判別する開固着判別手段と、
    前記開固着判別手段によって前記ＥＧＲ弁が開弁状態で固着したと判定されたときに、内燃機関を搭載した車両の駆動力の低下量を許容範囲内に抑制しつつ、内燃機関の排気系における排気圧力を低減させる排気圧力低減手段と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  2. 内燃機関の排気弁の開弁時期を制御する排気可変動弁機構を更に備え、
    前記排気圧力低減手段が、前記排気可変動弁機構によって排気弁の開弁時期を排気行程下死点までの範囲内で遅角することで排気圧力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  3. 前記排気可変動弁機構が、排気弁の開弁時期を変化させると、それに伴って排気弁の閉弁時期も変化させることとなる機構であって、
    内燃機関の吸気弁の開弁時期を制御する吸気可変動弁機構を更に備え、
    前記排気圧力低減手段が前記排気可変動弁機構によって排気弁の開弁時期を遅角したときに、前記吸気可変動弁機構によって吸気弁の開弁時期を遅角することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  4. 前記吸気可変動弁機構が、吸気弁の開弁時期を変化させると、それに伴って吸気弁の閉弁時期も変化させることとなる機構であって、
    前記吸気可変動弁機構によって吸気弁の開弁時期を遅角するときは、開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が小さい場合は該開度が大きい場合に比べて、その遅角量を小さ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制御システム。
  5. 内燃機関の混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段をさらに備え、
    前記排気圧力低減手段が、前記空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を正常時の空燃比である基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  6. 前記排気圧力低減手段が、前記空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を前記基準空燃比より高くするときにおいて、開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が第一所定開度以下の場合及び該開度が前記第一所定開度より大きい第二所定開度以上の場合は、該開度が前記第一所定開度より大きく且つ前記第二所定開度より小さい場合よりも該空燃比を低い範囲内で制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  7. 前記排気圧力低減手段が、前記空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を前記基準空燃比より高くするときにおいて、開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度より小さい場合は、該開度が大きいほど該空燃比を高くし、開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が前記所定開度以上の場合は、該開度が大きいほど該空燃比を低くすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  8. 内燃機関の吸気弁の閉弁時期を制御する吸気可変動弁機構と
    内燃機関の混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを更に備え、
    開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が所定開度以下の場合、前記排気圧力低減手段が、前記吸気可変動弁機構によって吸気弁の閉弁時期を遅角することで排気圧力を低減させ、
    開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が前記所定開度より大きい場合、前記排気圧力低減手段が、前記空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を正常時の空燃比である基準空燃比より高くすることで排気圧力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  9. 前記所定開度が第一所定開度であって、
    開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が該第一所定開度より大きく、前記排気圧力低減手段が、前記空燃比制御手段によって内燃機関の混合気の空燃比を前記基準空燃比より高くするときにおいて、開弁状態で固着したＥＧＲ弁の開度が第二所定開度以上の場合は、該開度が該第二所定開度より小さい場合に比べて該空燃比を低くすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  10. 内燃機関を搭載した車両が駆動源として更にモータを有しており、
    前記排気圧力低減手段が、内燃機関の吸入空気量を減少させることで排気圧力を低減させ、且つ、前記モータの出力を増加させることで車両の駆動力の低下量を前記許容範囲内に抑制することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
  11. 前記複数の気筒が複数の気筒群に分かれており、
    前記ＥＧＲ通路の排気系側が、前記複数の気筒群のうちの一部の気筒群にのみ対応した排気系に接続されており、
    前記開固着判別手段によって前記ＥＧＲ弁が開弁状態で固着したと判定されたときに、前記排気圧力低減手段が、前記ＥＧＲ通路が接続された排気系における排気圧力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御システム。
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