JPWO2014181461A1

JPWO2014181461A1 - 排気還流装置

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Publication number: JPWO2014181461A1
Application number: JP2015515728A
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Inventors: 二三郎高宮
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2017-02-23
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Abstract

エンジン停止後のＥＧＲ経路内での凝縮水の発生を抑制可能な排気還流装置を提供する。イグニッションをＯＮからＯＦＦに切り替えると、燃料噴射が禁止される。そのため、該切り替え後に気筒内に流入したガス（新気）は燃焼せずに排気通路１４へと排出される。本発明では、このガスの脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点で生じるように排気バルブの開弁時期ＥＶＯを変更すると共に、ＥＧＲバルブ３２を開く。これにより、排気通路１４を流れる新気をＥＧＲ通路２８に導入できるので、ＥＧＲ通路２８内のＥＧＲガスを新気で置換できる。

Description

この発明は、排気還流装置に関する。

従来、内燃機関に排気還流（Exhaust Gas Recirculation： EGR）装置を採用することが公知である。例えば、特許文献１には、ＥＧＲクーラとＥＧＲバルブの間のＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路との接続部よりも下流の排気通路とを接続する連通路を設けると共に、該ＥＧＲ通路との接続部よりも下流かつ該連通路との接続部よりも上流の排気通路に排気絞り弁を設け、該ＥＧＲバルブおよび該排気絞り弁を閉じる制御を実行する排気還流装置が開示されている。

ＥＧＲバルブを閉じると、ＥＧＲ通路と吸気通路との連通が遮断される。排気絞り弁を閉じると、排気絞り弁よりも上流側の排気通路内が、同下流側の排気通路内よりも高圧となる。故に、上記制御を実行すれば、上流側の排気通路、ＥＧＲ通路、連通路、下流側の排気通路の順に、内燃機関からの排気を流すことができる。そのため、ＥＧＲクーラ等のＥＧＲ通路内で凝縮水が発生していたとしても、この排気の流れに乗せて排気通路側に排出できる。よって、凝縮水の残留に起因したＥＧＲ経路の腐食を未然に防止できる。

日本特開２００８−００２３５１号公報日本特開２００７−３０３３８１号公報

しかしながら、上記制御を実行した場合であっても、ＥＧＲ経路内には依然として排気が残留する。そのため、この状態でエンジン停止され、外気によってＥＧＲ経路が冷やされると、残留排気中の水分が凝縮してしまう。つまり、エンジン停止中のＥＧＲ経路内に、凝縮水が発生してしまう。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、エンジン停止後のＥＧＲ経路内での凝縮水の発生を抑制可能な排気還流装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するための排気還流装置であって、
内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ通路開閉手段と、
前記内燃機関の気筒に設けられた排気バルブと、
前記排気バルブの開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を制御する可変動弁機構制御手段と、を備え、
前記可変動弁機構制御手段は、燃料噴射の非実行中に前記排気バルブの開弁時期を変更して、前記排気通路内の圧力の振幅が極大となる位置を前記ＥＧＲ通路と前記排気通路の接続部に一致させ、
前記ＥＧＲ通路開閉手段は、燃料噴射の非実行中、前記接続部における圧力が前記吸気通路内の圧力よりも高いときは前記ＥＧＲ通路を開き、前記接続部における圧力が前記吸気通路内の圧力以下のときは前記ＥＧＲ通路を閉じることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記可変動弁機構は、前記内燃機関の回転数に応じて前記開弁時期を変更可能に構成され、
前記可変動弁機構制御手段は、前記回転数が低下するほど前記開弁時期を進角させることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記可変動弁機構は、前記回転数に応じて前記排気バルブの作用角を変更可能に構成され、
前記可変動弁機構制御手段は、前記回転数が低下するほど前記作用角を拡大させることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、
前記吸気通路を流れる吸気流速の変化を検出するエアフロメータと、
燃料噴射の非実行中に前記エアフロメータで検出した吸気流速の変化により前記開弁時期を調節する開弁時期調節手段と、
を備えることを特徴とする。

排気バルブを開閉すると、排気通路内に圧力の変動が生じる。燃料噴射の非実行中は、内燃機関の気筒内のガス（新気）がそのままの状態で排気通路へと排出される。つまり、燃料噴射の非実行中に排気バルブを開閉すると、排気通路を流れる新気により当該圧力の変動が生じる。第１の発明によれば、燃料噴射の非実行中、排気バルブの開弁時期を変更して排気通路内の圧力の振幅が極大となる位置をＥＧＲ通路と排気通路の接続部に一致させ、尚且つ、該接続部における圧力が吸気通路内の圧力よりも高いときはＥＧＲ通路を開き、該接続部における圧力が吸気通路内の圧力以下のときはＥＧＲ通路を閉じるので、該接続部において高い圧力を生じさせた新気を、ＥＧＲ通路を経由させて吸気通路に戻すことができる。つまり、ＥＧＲ通路を新気で掃気できる。ＥＧＲ通路に導入された新気の温度は、外気温と略等しい。従って、当該新気の導入後にエンジンが停止されたとしても、エンジン停止中にＥＧＲ通路で凝縮水が発生するのを良好に抑制できる。

燃料噴射の非実行中は機関回転数が低下する。機関回転数が低下すれば、排気通路内の圧力のパルス間隔が広がるので、上記接続部において高い圧力が生じた後に再び高い圧力が生じるまでの時間が長くなる。第２の発明によれば、機関回転数が低下するほど上記開弁時期を進角させるので、上記開弁時期を変更しない場合に比べ、上記接続部において高い圧力が生じた後に再び高い圧力が生じるまでの時間を短くできる。従って、より短時間でＥＧＲ通路内の掃気を完了できる。

排気バルブの開弁時期を進角させると、吸気バルブと排気バルブとが共に開弁するバルブオーバーラップ量が変化する。第３の発明によれば、機関回転数が低下するほど、可変動弁機構を用いて排気バルブの作用角をより拡大させるので、当該バルブオーバーラップ量の大幅な変化を抑制できる。従って、車両等の運転者の感じる減速感を一定に保つことが可能となる。

ＥＧＲ通路から吸気通路にガスが流入すれば、このガスが吸気通路を流れる吸気に干渉するので、吸気流速が変化する。第４の発明によれば、燃料噴射の非実行中にエアフロメータで検出した吸気流速の変化により排気バルブの開弁時期を調節するので、排気通路内の圧力のピーク位置が仮に移動した場合であっても、上記接続部に一致させることができる。

実施の形態１の排気還流装置の構成を説明するための図である。排気通路１４内の排気圧力を示した図である。排気バルブの開弁時期ＥＶＯの進角例を示した図である。エンジン回転数ＮＥと開弁時期ＥＶＯとの関係を示した図である。実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される掃気制御のルーチンを示すフローチャートである。実施の形態１の変形例を示した図である。実施の形態２における作用角変更制御を説明するための図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、図面中、＃が付された数字は、気筒番号を表す。

実施の形態１．
［排気還流装置の構成］
先ず、図１乃至図５を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１の排気還流装置の構成を説明するための図である。本実施形態の排気還流装置は、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は直列４気筒のガソリンエンジンであり、その点火順序は１番→３番→４番→２番気筒であるものとする。なお、本発明において、エンジン１０の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。エンジン１０の各気筒には、燃料を噴射するためのインジェクタが（図示しない）が設置されている。

エンジン１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が接続されている。吸気通路１２の上流側には、吸気通路１２に吸入される吸気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフロメータ１６が設けられている。エアフロメータ１６下流の吸気通路１２には、ターボ過給機１８が設けられている。ターボ過給機１８は、コンプレッサ１８ａとタービン１８ｂとを備えている。コンプレッサ１８ａとタービン１８ｂとは連結軸によって一体に連結されている。コンプレッサ１８ａはタービン１８ｂに入力される排気のエネルギによって回転駆動される。

コンプレッサ１８ａ下流の吸気通路１２には、コンプレッサ１８ａで圧縮された吸気を冷却するためのインタークーラ２０が設けられている。インタークーラ２０の下流には、スロットルバルブ２２が配置されている。スロットルバルブ２２は、モータにより駆動される電子制御式のバルブであり、アクセル開度センサ２４により検出されるアクセル開度ＡＡに基づいて駆動される。

タービン１８ｂ下流の排気通路１４には、排気触媒２６が配置されている。排気触媒２６は、これに流入する排気空燃比がストイキ付近の狭い範囲にある場合に排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの３成分を効率的に浄化する三元触媒である。排気触媒２６下流の排気通路１４には、ＥＧＲ通路２８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路２８の途中には、ＥＧＲクーラ３０が設けられている。ＥＧＲクーラ３０下流のＥＧＲ通路２８には、ＥＧＲ通路２８から吸気通路１２に流入するガス（ＥＧＲガス）の流量を制御するＥＧＲバルブ３２が設けられている。ＥＧＲ通路２８の他端は、コンプレッサ１８ａ上流の吸気通路１２に接続されている。

また、本実施形態の排気還流装置は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。図１に示すように、ＥＣＵ５０の入力側には、上述したエアフロメータ１６、アクセル開度センサ２４の他、エンジン回転数ＮＥを検出するクランク角センサ３４やエンジン１０の制御に必要な各種センサ（スロットルバルブ２２の開度を検出するスロットル開度センサ等）が電気的に接続されている。

ＥＣＵ５０の入力側には、イグニッションキー３６も電気的に接続されている。イグニッションキー３６は、車両等の運転者により所定の操作（例えば、イグニッションキー３６を所定位置まで回す等の操作）がなされた場合、エンジン１０を始動させる信号を出力する構成となっている。なお、本明細書においては、この信号の出力中はイグニッションがＯＮに相当する状態であるとし、非出力中はＯＦＦに相当する状態であるとする。

他方、ＥＣＵ５０の出力側には、上述したスロットルバルブ２２、ＥＧＲバルブ３２の他、可変動弁機構３８が電気的に接続されている。可変動弁機構３８は、エンジン１０の各気筒に設けられた排気バルブ（図示しない）のリフト量および作用角を連続的に変更できる機能（リフト可変機能）と、油圧もしくはモータを用いて排気カムの位相を変更することにより該排気バルブの開閉時期を変更できる機能（位相可変機能）とを具備する機構であるものとする。ＥＣＵ５０は、上述の各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、上述の各種アクチュエータ等を作動させることでエンジン１０の運転に関する種々の制御を実行する。

［実施の形態１の特徴］
図１に示したＥＧＲ通路２８、ＥＧＲクーラ３０およびＥＧＲバルブ３２は、いわゆる低圧ループ（Low Pressure Loop: LPL）ＥＧＲシステムを構成する。ＬＰＬ−ＥＧＲシステムによれば、コンプレッサ１８ａ上流の吸気通路１２に低圧のＥＧＲガスを導入できる。つまり、過給前の吸気に低圧のＥＧＲガスを導入できるので、ＥＧＲガスの大量導入が可能となる。また、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムによれば、ＥＧＲクーラ３０によってＥＧＲガスを冷却できる。従って、大量のＥＧＲガスを冷却した上でエンジン１０に還流させることができる。よって、燃焼温度の低下に伴うＮＯｘ排出量の低減といったＥＧＲシステムによる効果を高めることが可能となる。

ところで、ＥＧＲクーラ３０でＥＧＲガスを冷却すると、その内壁に凝縮水が発生することがある。ここで、エンジン１０の運転中に発生した凝縮水は、通常、吸気と共に流れてエンジン１０に吸入される。一方、エンジン１０の停止中には、ＥＧＲクーラ３０を含むＥＧＲ通路２８内のＥＧＲガスが冷やされることで生じた凝縮水がＥＧＲクーラ３０内に残留する。そして、この残留状態が長時間に及ぶと、ＥＧＲクーラ３０内を腐食してしまう。この理由は、ＥＧＲガス中には燃料由来の硫黄成分や排気由来の窒素成分が含まれており、これらが凝縮水に溶解した結果、酸性水溶液となるためである。

エンジン１０の停止中の凝縮水の発生は、ＥＧＲガスの導入後、時間をおかずにエンジン１０を停止した場合に起こり易い。ＥＧＲガスの導入後はＥＧＲバルブ３２が閉じられるため、この状態でエンジン１０が停止すると、吸気通路１２導入されなかったＥＧＲガスがＥＧＲクーラ３０内に残るためである。そして、時間の経過に伴いこのＥＧＲガスが冷やされれば、凝縮水が生じてしまう。そこで、本実施形態においては、エンジン１０の停止直前の排気圧力を利用して、ＥＧＲクーラ３０内のＥＧＲガスを吸気通路１２側に押し出す制御（掃気制御）を実行することとしている。この掃気制御について、以下、図２乃至図３を参照しながら説明する。

図２は、排気通路１４内の排気圧力を示した図である。なお、図２の横軸において、右側に行くほどシリンダヘッド（図示しない）に近づき、左側に行くほどシリンダヘッドから遠ざかる（排気通路の出口に近づく）ものとする。エンジン１０の運転中は、エンジン１０のピストンが往復運動し排気バルブも動作するので、排気通路１４内に進行波や反射波による干渉波が生じる。そのため排気通路１４内には、図２に示すように、圧力の振幅が大きい場所（定在波の場合、圧力の腹）や、圧力の振幅が小さい場所（定在波の場合、圧力の節）が観察される。

ここで、「エンジン１０の停止直前」とは、車両等が停止しその運転者によりイグニッションがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替えられてから、エンジン回転数ＮＥがゼロとなるまでの期間をいう。当該期間においては、惰性によりエンジン１０のピストンが往復運動を行い、排気バルブも動作し続ける。そのため、当該期間においても、図２に示した排気脈動が生じる。

また、イグニッションをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えると、フューエルカット（Ｆ／Ｃ）が実行される。つまり、インジェクタからの燃料噴射が禁止される。そのため、上記期間に気筒内に流入したガス（新気）は燃焼することなく、そのままの状態で排気通路１４へと排出される。つまり、上記期間においては、図２に示した脈動が新気によって形成される。

本実施形態の掃気制御においては、この新気の脈動を利用する。即ち、上記期間に気筒内に流入し、排出されたガスの脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点（即ち、排気通路１４とＥＧＲ通路２８との接続点）で生じるように可変動弁機構３８の位相可変機能を用いて排気バルブの開弁時期ＥＶＯを変更すると共に、ＥＧＲバルブ３２を開く。こうすることで、排気通路１４を流れる新気をＥＧＲ通路２８に導入できるので、ＥＧＲクーラ３０内のＥＧＲガスを新気で置換できる。よって、エンジン１０の停止中にＥＧＲクーラ３０で凝縮水が発生するのを未然に防止できる。

但し、上記期間中はエンジン回転数ＮＥが低下し続ける。そこで、本実施形態の掃気制御においては、エンジン回転数ＮＥの低下に合わせて開弁時期ＥＶＯを進角させる。図３は、排気バルブの開弁時期ＥＶＯの進角例を示した図である。エンジン回転数ＮＥが低下すれば、脈動のパルス間隔が広がる。そうすると、図３（ａ），（ｂ）に矢印で示すように、３番気筒から排出されたガスの脈動の高いピーク部分が、ＥＧＲ分岐点からシリンダヘッド側に移動する。つまり、１番気筒からの脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点を通過した後に、３番気筒からの脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点に到達するまでに長時間を要する。そこで、図３（ｃ）に示すように開弁時期ＥＶＯを進角する（３番気筒の排気バルブを早開きする）。このような調節をすることで、図３（ｂ）の場合に比べ、３番気筒からの脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点に到達するまでの時間を短縮できる。即ち、短時間でＥＧＲクーラ３０内のＥＧＲガスを置換することができる。

このようなピーク調節を可能とするため、本実施形態においては、エンジン回転数ＮＥと開弁時期ＥＶＯとの関係を予めマップ化してＥＣＵ５０内に記憶しているものとする。図４は、エンジン回転数ＮＥと開弁時期ＥＶＯとの関係を示した図である。図４に示すように、エンジン回転数ＮＥがＮＥ_１からＮＥ_２、ＮＥ_３へと低下した場合には、開弁時期ＥＶＯを進角してＥＶＯ_１からＥＶＯ_２、ＥＶＯ_３へと変更する。なお、図４の関係は、エンジン１０のシリンダヘッドからＥＧＲ分岐点までの距離が既知であるという条件のもと、エンジン回転数ＮＥと開弁時期ＥＶＯとの関係をシミュレーション等することで求めることができる。

また、図３に示すように、ＥＧＲ分岐点には、各気筒からの脈動の低いピーク部分も通過する。低いピーク部分が通過すると、排気通路１４内の圧力が吸気通路１２内の圧力（つまり、大気圧）よりも低くなり、排気通路１４からＥＧＲ通路２８に導入したはずの新気が逆流する可能性がある。そこで、本実施形態の掃気制御においては、ＥＧＲ分岐点の圧力が吸気通路１２内の圧力よりも高くなるときのみＥＧＲバルブ３２を開く。つまり、ＥＧＲ分岐点の圧力が吸気通路１２内の圧力よりも低くなるときにはＥＧＲバルブ３２を閉じる。

このようなＥＧＲバルブの開閉制御を可能とするため、本実施形態においては、ＥＧＲ分岐点の圧力が吸気通路１２の圧力よりも高くなるクランクアングルの範囲を定めた圧力マップをＥＣＵ５０内に記憶しているものとする。なお、当該圧力マップは、エンジン１０のシリンダヘッドからＥＧＲ分岐点までの距離が既知であるという条件のもと、エンジン回転数ＮＥ、開弁時期ＥＶＯおよびＥＧＲ分岐点の圧力と、クランクアングルとの関係を予めシミュレーション等することで求めることができる。

［実施の形態１における具体的処理］
次に、図５を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される掃気制御のルーチンを示すフローチャートである。なお、図５に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に繰り返して実行されるものとする。

図５に示すルーチンにおいて、先ず、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲガスの掃気条件の成否を判定する（ステップ１００）。当該掃気条件は、イグニッションがＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り替えられた場合に成立するものとする。ＥＣＵ５０は、掃気条件が成立したと判定した場合はステップ１１０に進み、非成立と判定した場合は本ルーチンを一旦終了する。

ステップ１１０において、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数ＮＥを算出する。具体的に、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ３４の出力からエンジン回転数ＮＥを算出する。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０で算出したエンジン回転数ＮＥについて、ＮＥ＞０の成否を判定する（ステップ１２０）。ＥＣＵ５０は、ＮＥ＞０の場合はステップ１３０に進む。ＮＥ＝０の場合はエンジン１０が停止したと判断できるので、ＥＣＵ５０は、本ルーチンを終了する。

ステップ１３０において、ＥＣＵ５０は、開弁時期ＥＶＯを進角させる。具体的に、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０で算出したエンジン回転数ＮＥを、図４の関係を示したマップに適用して開弁時期ＥＶＯを求め、求めた開弁時期ＥＶＯを可変動弁機構３８に入力する。続いて、ステップ１４０において、ＥＣＵ５０は上記圧力マップに従ってＥＧＲバルブ３２を開閉し、再びステップ１１０に戻る。即ち、ステップ１１０，１３０，１４０の処理は、エンジン回転数ＮＥ＝０となるまで繰り返して実行される。

以上、図５に示したルーチンによれば、ＥＧＲガスの掃気条件が成立した場合、エンジン回転数ＮＥ＝０となるまで、図４の関係に基づいて、開弁時期ＥＶＯを進角できる。従って、エンジン１０の停止直前に、排気通路１４を流れる新気によりＥＧＲクーラ３０内のＥＧＲガスを置換することができる。

ところで、上記実施の形態１においては、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを例に説明した。しかしながら、上記実施の形態１の掃気制御は、インタークーラ２０下流の吸気通路１２とタービン１８ｂ上流の排気通路１４とを接続するＥＧＲ通路、該ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブ（何れも図示しない）から構成される高圧ループ（High Pressure Loop: HPL）ＥＧＲシステムにも適用が可能である。更に言えば、ターボ過給機１８やインタークーラ２０を備えない非過給式のＥＧＲシステムにも適用可能である。

また、上記実施の形態１においては、掃気制御をエンジン１０の停止直前に実行したが、当該排気制御の実行時期は、これに限られない。例えば、駐停車や信号待ちの間にエンジン１０を停止する所謂アイドリングストップを行うときは、フューエルカットが実行される。そこで、当該アイドリングストップ中に上記実施の形態１同様の掃気制御を実行すれば、排気通路１４を流れる新気によってＥＧＲクーラ３０内のＥＧＲガスを置換できる。つまり、上記実施の形態１の掃気制御を実行するよりも前に、同様の掃気制御を行うことが可能となる。そのため、当該アイドリングストップ中に行う排気制御を単独で、或いは、上記実施の形態１の掃気制御と組み合せて実行することで、エンジン１０の停止中の凝縮水発生を良好に防止できる。

また、上記実施の形態１においては、ＥＧＲバルブ３２の開閉制御によって排気通路１４からＥＧＲ通路２８への新気の逆流を防止したが、例えばＥＧＲ通路２８上に逆止弁設けることで当該逆流を防止することもできる。図６は、実施の形態１の変形例を示した図である。図６に示すように、ＥＧＲクーラ３０上流のＥＧＲ通路２８には、常閉の逆止弁４０が設けられている。逆止弁４０は、排気通路１４内の圧力が吸気通路１２内の圧力（即ち、大気圧）を上回ったときに開くように構成されている。つまり、排気通路１４内の圧力が大気圧よりも高いときは排気通路１４とＥＧＲ通路２８とが連通し、排気通路１４を流れるガスがＥＧＲ通路２８に流入可能となる。

また、上記実施の形態１においては、エンジン回転数ＮＥと開弁時期ＥＶＯとの関係（即ち、図４の関係）を用いて脈動のピーク調節を行った。しかしながら、この関係を用いずに脈動のピーク調節を行なってもよい。具体的には、エアフロメータ１６で検出した吸気流量の変化を用いて当該脈動のピーク調節を行ってもよい。ＥＧＲ通路２８から吸気通路１２にガスが流入すれば、このガスの脈動が吸気通路１２を流れる吸気に干渉するので、吸気流量が変化する。従って、この変化を用いて開弁時期ＥＶＯを進角すれば、図３（ｃ）に示したように、脈動の高いピーク部分がＥＧＲ分岐点に到達するまでの時間を短縮できる。なお、このエアフロメータ１６および可変動弁機構３８を用いたピーク調節は、図４の関係を用いたピーク調節を更に修正する目的で行ってもよい。

なお、上記実施の形態１において、ＥＣＵ５０が図５のステップ１３０の処理を実行することにより上記第１の発明における「可変動弁機構制御手段」が、同ステップ１４０の処理を実行することにより同発明における「ＥＧＲ通路開閉手段」が、それぞれ実現されている。
また、上記実施の形態１の変形例においては、逆止弁４０が上記第１の発明における「ＥＧＲ通路開閉手段」に相当する。
また、上記実施の形態１の変形例において、ＥＣＵ５０が、上記吸気流量の変化を用いて開弁時期ＥＶＯの進角することにより、上記第４の発明における「開弁時期調節手段」が実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に図７を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。
上記実施の形態１の掃気制御の実行の際には、可変動弁機構３８の位相可変機能を用いて排気バルブの開弁時期ＥＶＯを進角した。しかしながら、単に開弁時期ＥＶＯを進角させると、吸気バルブと排気バルブとが共に開弁するバルブオーバーラップ量が変化するので不具合が生じる。例えば、バルブオーバーラップ量が減少すれば、ポンプ損失が大きくなり、ドライバビリティが悪化してしまう。そこで、本実施形態においては、可変動弁機構３８のリフト可変機能を用いて排気バルブの作用角ＥＯＡを変更する制御（作用角変更制御）を実行することとしている。

図７は、実施の形態２における作用角変更制御を説明するための図である。図７に示すように、本実施形態の掃気制御の実行中は、エンジン回転数ＮＥの低下に合わせ、開弁時期ＥＶＯをＥＶＯ_１からＥＶＯ_２、ＥＶＯ_３へと進角させる。同時に、作用角ＥＯＡをＥＯＡ_１からＥＯＡ_２、ＥＯＡ_３へと拡大させる。そうすると、排気バルブの閉弁時期ＥＶＣが変わることはない（ＥＶＣ_１＝ＥＶＣ_２＝ＥＶＣ_３）のでバルブオーバーラップ量を一定に保つことが可能となる。従って、車両等の運転者の感じる減速感を一定に保ちながら、上記実施の形態１の掃気制御による効果を得ることができる。

このような作用角調節を可能とするため、本実施形態においては、エンジン回転数ＮＥと作用角ＥＯＡとの関係を予めシミュレーション等により求め、マップ化してＥＣＵ５０内に記憶しているものとする。

ところで、上記実施の形態２においては、エンジン回転数ＮＥの低下に合わせて作用角ＥＯＡを拡大した。しかしながら、上記実施の形態１の変形例で述べたように、エンジン回転数ＮＥが増加する場合がある。このような場合には、図４に示した関係に基づき、エンジン回転数ＮＥの増加に合わせて開弁時期ＥＶＯを遅角させるので、同時に作用角ＥＯＡを縮小させれば本実施形態と同様の効果を得ることができる。

１０エンジン
１２吸気通路
１４排気通路
１６エアフロメータ
２８ＥＧＲ通路
３０ＥＧＲクーラ
３２ＥＧＲバルブ
３４クランク角センサ
３６イグニッションキー
３８可変動弁機構
４０逆止弁
５０ＥＣＵ

Claims

内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ通路開閉手段と、
前記内燃機関の気筒に設けられた排気バルブと、
前記排気バルブの開弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
前記可変動弁機構を制御する可変動弁機構制御手段と、を備え、
前記可変動弁機構制御手段は、燃料噴射の非実行中に前記排気バルブの開弁時期を変更して、前記排気通路内の圧力の振幅が極大となる位置を前記ＥＧＲ通路と前記排気通路の接続部に一致させ、
前記ＥＧＲ通路開閉手段は、燃料噴射の非実行中、前記接続部における圧力が前記吸気通路内の圧力よりも高いときは前記ＥＧＲ通路を開き、前記接続部における圧力が前記吸気通路内の圧力以下のときは前記ＥＧＲ通路を閉じることを特徴とする排気還流装置。
前記可変動弁機構は、前記内燃機関の回転数に応じて前記開弁時期を変更可能に構成され、
前記可変動弁機構制御手段は、前記回転数が低下するほど前記開弁時期を進角させることを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
前記可変動弁機構は、前記回転数に応じて前記排気バルブの作用角を変更可能に構成され、
前記可変動弁機構制御手段は、前記回転数が低下するほど前記作用角を拡大させることを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
前記吸気通路を流れる吸気流速の変化を検出するエアフロメータと、
燃料噴射の非実行中に前記エアフロメータで検出した吸気流速の変化により前記開弁時期を調節する開弁時期調節手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の排気還流装置。