WO2011141988A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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valve
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intake
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勝広 伊藤
孝 小川
知由 小郷
一康 岩田
佳紀 柳瀬
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) that connects an intake passage and an exhaust passage, and an exhaust gas for adjusting the flow rate of the recirculation exhaust gas (EGR gas) that flows through the EGR passage.
  • An internal combustion engine including a gas recirculation valve (EGR valve) is disclosed.
  • the applicant has recognized the following documents including the above-mentioned documents as related to the present invention.
  • the EGR valve is closed during the opening period of the EGR valve, there may be a delay in the response of the EGR gas due to the EGR gas transport delay and the EGR valve operation delay.
  • the actual EGR rate of the gas sucked into the cylinder temporarily becomes higher than the target EGR rate.
  • the combustion of the internal combustion engine may deteriorate, and the amount of hydrocarbon (HC) emissions may increase.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress deterioration of combustion due to a response delay of recirculated exhaust gas.
  • a first invention is a control device for an internal combustion engine, An exhaust gas recirculation passage connecting the intake passage and the exhaust passage; An exhaust gas recirculation valve for adjusting a flow rate of the recirculated exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage; A variable valve mechanism that makes the closing timing of the intake valve variable; A delay detection means for detecting a response delay of the recirculated exhaust gas accompanying a closing operation of the exhaust gas recirculation valve during the opening period of the exhaust gas recirculation valve; Closing timing correction means for correcting the closing timing of the intake valve so that the actual compression ratio becomes high when a response delay of the recirculated exhaust gas is detected by the delay detection means; It is characterized by providing.
  • the second invention is the first invention, wherein
  • the delay detection means detects a response delay of the recirculated exhaust gas when the negative change rate of the target exhaust gas recirculation rate is larger than a predetermined threshold.
  • the third invention is the second invention, wherein
  • the closing timing correction means corrects the closing timing of the intake valve so that the actual compression ratio becomes higher as the negative change rate of the target exhaust gas recirculation rate increases.
  • the delay detection means detects a response delay of the recirculated exhaust gas, it further comprises an injection timing correction means for correcting the fuel injection timing so as to approach the compression top dead center.
  • the closing timing of the intake valve is corrected so that the actual compression ratio becomes high.
  • compression end pressure can be raised
  • compression end temperature can be raised.
  • the second invention it is possible to accurately detect that there is a response delay of the recirculated exhaust gas.
  • the closing timing of the intake valve can be appropriately corrected in order to prevent combustion deterioration according to the amount of response delay of the recirculated exhaust gas.
  • a response delay of the recirculated exhaust gas is detected, a response delay of the recirculated exhaust gas is performed by correcting the fuel injection timing in addition to the correction of the intake valve closing timing. It is possible to more effectively suppress the deterioration of combustion due to the above.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 is a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine) 10 that is mounted on a vehicle and used as a power source.
  • the internal combustion engine 10 of this embodiment is an in-line four-cylinder type, the number of cylinders and the cylinder arrangement of the internal combustion engine in the present invention are not limited to this.
  • Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with an injector 12 that injects fuel directly into the cylinder.
  • the injectors 12 of each cylinder are connected to a common common rail 14.
  • high-pressure fuel pressurized by the supply pump 16 is stored. Then, fuel is supplied from the common rail 14 to the injectors 12 of each cylinder.
  • the exhaust gas discharged from each cylinder is collected by the exhaust manifold 18 and flows into the exhaust passage 20.
  • the internal combustion engine 10 includes a variable nozzle type turbocharger 22.
  • the turbocharger 22 includes a turbine 22a that is operated by exhaust energy of exhaust gas, and a compressor 22b that is integrally connected to the turbine 22a and is driven to rotate by exhaust energy of exhaust gas input to the turbine 22a. ing. Furthermore, the turbocharger 22 has a variable nozzle (VN) 22c for adjusting the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine 22a.
  • VN variable nozzle
  • the turbine 22 a of the turbocharger 22 is disposed in the exhaust passage 20.
  • An exhaust gas purification device 24 capable of purifying exhaust gas is installed in the exhaust passage 20 on the downstream side of the turbine 22a.
  • An air cleaner 28 is provided near the inlet of the intake passage 26 of the internal combustion engine 10.
  • the air sucked through the air cleaner 28 is compressed by the compressor 22 b of the turbocharger 22 and then cooled by the intercooler 30.
  • the intake air that has passed through the intercooler 30 is distributed by the intake manifold 32 and flows into each cylinder.
  • An intake throttle valve 34 is installed between the intercooler 30 and the intake manifold 32 in the intake passage 26.
  • An air flow meter 36 for detecting the intake air amount is installed in the intake passage 26 near the downstream of the air cleaner 28.
  • EGR passage 38 an exhaust gas recirculation passage
  • the other end of the EGR passage 38 is connected to the exhaust manifold 18 of the exhaust passage 20.
  • control it is possible to perform control to recirculate a part of the exhaust gas (burned gas) to the intake passage 26 through the EGR passage 38, that is, so-called external EGR (Exhaust Gas Recirculation) control.
  • an EGR cooler 40 for cooling recirculated exhaust gas (hereinafter referred to as "EGR gas”) flowing through the EGR passage 38 is provided.
  • An exhaust gas recirculation valve (hereinafter referred to as “EGR valve”) 42 is provided downstream of the EGR cooler 40 in the EGR passage 38.
  • the EGR rate is a value obtained by dividing the amount of EGR gas flowing into the cylinder by the amount of gas flowing into the cylinder (sum of intake air amount and EGR gas amount).
  • the internal combustion engine 10 includes an intake variable valve mechanism 44 that varies the valve opening characteristic of an intake valve (not shown), and an exhaust variable valve mechanism 46 that varies the valve opening characteristic of an exhaust valve (not shown). It has. More specifically, here, these variable valve mechanisms 44 and 46 change the rotational phase of the camshaft relative to the rotational phase of the crankshaft, thereby opening and closing the intake and exhaust valves while fixing the operating angle.
  • a phase variable mechanism (VVT mechanism) that continuously varies the timing is provided.
  • an intake cam angle sensor 48 and an exhaust cam angle sensor 50 for detecting the rotation angles of the respective cam shafts, that is, the intake cam angle and the exhaust cam angle are arranged in the vicinity of the intake cam shaft and the exhaust cam shaft, respectively. Has been.
  • the system of the present embodiment includes an accelerator opening sensor 52 that detects the depression amount (accelerator opening) of an accelerator pedal of a vehicle on which the internal combustion engine 10 is mounted, and an intake pressure that detects an intake manifold pressure (intake pressure).
  • a sensor 54, an intake air temperature sensor 56 that detects an intake manifold temperature (intake air temperature), and a crank angle sensor 58 that detects a crank angle are provided.
  • the system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60.
  • the ECU 60 is connected to the various sensors and actuators described above.
  • the ECU 60 can also calculate the engine speed based on the detection signal of the crank angle sensor 58. Further, the ECU 60 can calculate the advance amount of the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve based on the detection signals of the cam angle sensors 48 and 50.
  • the ECU 60 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating each actuator according to a predetermined program based on the output of each sensor.
  • FIG. 2 is a view for explaining the response delay of the EGR gas accompanying the closing operation of the EGR valve 42.
  • the actual EGR rate of the gas actually sucked into the cylinder changes. Is delayed with respect to the change in the target EGR rate.
  • a delay in transport of the EGR gas into the cylinder and an operation delay of the EGR valve 42 can be considered.
  • the response delay of the EGR gas occurs, the actual EGR rate temporarily becomes higher than the target EGR rate.
  • the degree of response delay of the EGR gas the combustion of the internal combustion engine 10 may deteriorate, and the amount of hydrocarbon (HC) emissions may increase.
  • HC hydrocarbon
  • FIG. 3 is a time chart for explaining an operation state in which a response delay of EGR gas occurs. More specifically, FIG. 3A shows a waveform representing a change in vehicle speed of a vehicle (not shown) on which the internal combustion engine 10 is mounted, and FIG. 3B shows THC (Total Hydro in exhaust gas). FIG. 3C shows waveforms representing respective changes in the target EGR rate change rate (thin line) and the actual EGR rate (thick line).
  • FIG. 3 shows an example in which the acceleration of the vehicle from the vehicle speed of zero (that is, the acceleration of the internal combustion engine 10 from a state in the light load (no load) region) is performed three times.
  • the EGR valve 42 is largely closed in order to introduce more fresh air into the cylinder and obtain good acceleration performance.
  • the change rate of the target EGR rate (change rate of the current value with respect to the previous value) is negative. Therefore, when the EGR valve 42 is largely closed during acceleration, a situation occurs in which the negative change rate of the target EGR rate increases as shown in FIG.
  • the response delay of the EGR gas occurs remarkably in the situation where the negative change rate of the target EGR rate becomes large as described above. More specifically, the degree of response delay of the EGR gas is such that the EGR valve 42 is largely closed from an operation region where a high EGR rate (high EGR valve opening) is used, as in acceleration from a light load region. Get bigger in the situation. For the above reasons, as shown in FIG. 3B, during acceleration, the THC concentration in the exhaust gas tends to increase due to the response delay of the EGR gas.
  • the negative change rate of the target EGR rate is compared with a predetermined threshold value, and when the negative change rate is equal to or higher than the threshold value, the EGR valve 42 is opened during the valve opening period. It was detected that there was a delay in the response of EGR gas accompanying the closing operation. When a response delay of EGR gas is detected, the closing timing of the intake valve is corrected so that the actual compression ratio becomes high. More specifically, in this embodiment, the closing timing of the intake valve is corrected so that the actual compression ratio becomes higher as the negative change rate of the target EGR rate increases.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control routine executed by the ECU 60 in the first embodiment in order to realize the above function. This routine is repeatedly executed every predetermined control period.
  • step 100 it is determined whether or not the negative change rate of the target EGR rate is equal to or greater than a predetermined threshold (step 100).
  • the threshold value in step 100 is a value set in advance as a threshold value for the negative change rate of the target EGR rate for determining whether or not the response delay of EGR gas is likely to cause combustion deterioration. It is.
  • IVC normal control is executed (step 102).
  • the ECU 60 stores a basic map (not shown) in which the intake valve closing timing (IVC) is set in advance in relation to the operating state of the internal combustion engine 10 (fuel injection amount Q ( ⁇ torque) and engine speed NE). Yes.
  • the intake valve closing timing (IVC) is controlled to be a value corresponding to the operating state with reference to the basic map.
  • IVC correction control is executed ( Step 104). More specifically, in this IVC correction control, the closing timing of the intake valve is corrected so that the actual compression ratio becomes higher than the value set according to the operating state according to the basic map. According to the processing of step 104, for example, if the closing timing of the intake valve is basically controlled on the retard side from the intake bottom dead center by the basic map, the closing timing of the intake valve is It will be advanced with respect to the set value of the map. In step 104, the intake valve closing timing is corrected so that the actual compression ratio becomes higher as the negative change rate of the target EGR rate acquired in step 100 is larger.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the intake valve closing timing correction control (IVC correction control) in the first embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 5 (A) shows a waveform representing a change in the THC concentration in the exhaust gas, FIG. 5 (B) shows a waveform representing a change in the NOx concentration in the exhaust gas, FIG. 5C shows a waveform representing a change in the compression end pressure, and FIG. 5D shows a waveform representing a change in the closing timing of the intake valve.
  • IVC correction control intake valve closing timing correction control
  • FIG. 5 shows a control example when a response delay of EGR gas accompanying the closing operation of the EGR valve 42 occurs.
  • the effect of the IVC correction control of the present embodiment will be described in comparison with a countermeasure for response delay of EGR gas due to the advance angle of the fuel injection timing.
  • the intake valve is adjusted so that the actual compression ratio becomes higher as shown in FIG. (In the example shown in FIG. 5D, the closing timing of the intake valve is advanced so as to approach the intake bottom dead center).
  • the compression end pressure is increased so as to approach a steady value corresponding to the transiently changing operation state.
  • combustion improves.
  • the HC emission amount can be reduced.
  • the HC emission amount can also be reduced by advancing the fuel injection timing to a timing near the compression top dead center as shown in FIG. Can be reduced.
  • the NOx emission amount becomes worse than the base value as a contradiction.
  • the IVC correction control of the present embodiment it is possible to reduce the HC emission amount without the contradiction of the deterioration of the NOx emission amount.
  • the use of the negative change rate of the target EGR rate that is the target value of EGR control is used to detect that there is a response delay of EGR gas.
  • the response delay of EGR gas is accurately detected without being affected by error factors such as sensor measurement errors, compared to a method of detecting a response delay using the output value of some sensor. can do.
  • the closing timing of the intake valve is corrected so that the actual compression ratio becomes higher as the negative change rate of the target EGR rate increases. For this reason, according to the amount of response delay of EGR gas, the closing timing of the intake valve can be appropriately corrected in order to prevent combustion deterioration.
  • the ECU 60 executes the process of step 100, so that the “delay detection means” in the first aspect of the invention executes the process of step 104.
  • Each of the “closing time correction means” in the present invention is realized.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 60 to execute a routine shown in FIG. 6 described later instead of the routine shown in FIG. 4 using the hardware configuration shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control routine executed in the second embodiment of the present invention.
  • the same steps as those shown in FIG. 4 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the fuel injection timing correction control is executed in addition to the IVC correction control in step 104.
  • the fuel injection timing is corrected so as to approach the compression top dead center. For example, if the fuel injection timing is basically controlled on the retard side from the compression top dead center, the fuel injection timing is advanced. Further, in this step 200, the fuel injection timing is corrected so as to be closer to the compression top dead center as the negative change rate of the target EGR rate acquired in step 100 is larger.
  • the correction control of the fuel injection timing is executed in addition to the IVC correction control. Is done.
  • fuel injection can be performed at a time when the in-cylinder temperature is high, so that combustion stability can be improved.
  • produces, reduction of HC emission amount can be aimed at.
  • the above-described correction control of the fuel injection timing can be performed to more effectively suppress the increase in the HC emission amount due to the response delay of the EGR gas.
  • the fuel injection timing correction control is executed in addition to the IVC correction control. I am doing so.
  • the opening degree of the variable nozzle 22c may be controlled to the closing side opening degree together with the IVC correction control. If the variable nozzle 22c is closed, the inlet area of the turbine 22a is reduced, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 22a can be increased. As a result, the turbo rotation speed increases, so that the supercharging pressure can be increased. Thereby, a compression end pressure can be raised.
  • Such correction of the opening degree of the variable nozzle 22c can also improve combustion and reduce the HC emission amount.
  • the “injection timing correcting means” is realized by the ECU 60 executing the processing of step 200 described above.
  • the delay detection means in the present invention is not limited to this, and the following method may be used. That is, for example, in a case where a configuration is provided in which the opening degree of the EGR valve 42 is controlled to the closing side opening degree when acceleration is requested, the difference between the current command value and the previous command value of the fuel injection amount May detect that there is a delay in the response of the EGR gas.
  • the response delay of the EGR gas is detected when the EGR valve 42 is not closed or when the EGR gas is not shut off within a predetermined time after the EGR valve 42 is closed. Also good. Further, when the EGR valve 42 is closed, a response delay of the EGR gas occurs even if there is a difference in degree. For this reason, when the closing request for the EGR valve 42 is detected, it may be detected that there is a response delay of the EGR gas, and the closing timing of the intake valve may be corrected.
  • the intake variable valve mechanism 44 including a phase variable mechanism that can change the opening / closing timing of the intake valve while fixing the operating angle.
  • the closing timing of the intake valve is corrected.
  • the configuration of the variable valve mechanism used in the present invention is not limited to the above configuration. That is, for example, the intake valve closing timing in the present invention may be corrected using a variable operating angle mechanism that allows the operating angle of the intake valve to be continuously changed.

Abstract

　再循環排気ガスの応答遅れによる燃焼悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。　吸気通路(２６)と排気通路(２０)とを接続する排気ガス再循環通路(３８)と、排気ガス再循環通路(３８)を流れる再循環排気ガスの流量を調整する排気ガス再循環弁(４２)とを備える。吸気弁の閉じ時期を可変とする吸気可変動弁機構(４４)を備える。排気ガス再循環弁(４２)の開弁期間中に、排気ガス再循環弁(４２)の閉じ動作に伴う再循環排気ガスの応答遅れを検知する。この再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、実圧縮比が高くなるように吸気弁の閉じ時期を補正する。

Description

内燃機関の制御装置
　この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
　従来、例えば特許文献１には、吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）と、このＥＧＲ通路を流れる再循環排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整するための排気ガス再循環弁（ＥＧＲ弁）とを備える内燃機関が開示されている。
　尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
日本特開２００６－２９２７３号公報 日本特開２００８－２０８８０１号公報 日本特開平５－１６３９７２号公報
　ＥＧＲ弁の開弁期間中にＥＧＲ弁の閉じ動作が行われた場合には、ＥＧＲガスの輸送遅れおよびＥＧＲ弁の動作遅れに起因するＥＧＲガスの応答遅れが生ずる場合がある。このようなＥＧＲガスの応答遅れが生ずると、筒内に吸入されるガスの実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも一時的に高くなってしまう。その結果、内燃機関の燃焼が悪化し、炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加してしまう可能性がある。
　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、再循環排気ガスの応答遅れによる燃焼悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
　吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス再循環通路と、
　前記排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの流量を調整する排気ガス再循環弁と、
　吸気弁の閉じ時期を可変とする可変動弁機構と、
　前記排気ガス再循環弁の開弁期間中に、前記排気ガス再循環弁の閉じ動作に伴う前記再循環排気ガスの応答遅れを検知する遅延検知手段と、
　前記遅延検知手段により前記再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、実圧縮比が高くなるように前記吸気弁の閉じ時期を補正する閉じ時期補正手段と、
　を備え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、
　前記遅延検知手段は、目標排気ガス再循環率の負の変化率が所定の閾値以上大きい場合に、前記再循環排気ガスの応答遅れを検知す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、
　前記閉じ時期補正手段は、前記目標排気ガス再循環率の負の変化率が大きいほど、実圧縮比がより高くなるように前記吸気弁の閉じ時期を補正することを特徴とする。
　また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
　前記遅延検知手段により前記再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、圧縮上死点に近づくように燃料噴射時期を補正する噴射時期補正手段を更に備えることを特徴とする。
　第１の発明によれば、再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、実圧縮比が高くなるように吸気弁の閉じ時期が補正される。これにより、圧縮端圧力を高めることができるので、圧縮端温度を高めることができる。その結果、再循環排気ガスの応答遅れによる燃焼悪化を抑制することができる。
　第２の発明によれば、再循環排気ガスの応答遅れがあることを正確に検知することができる。
　第３の発明によれば、再循環排気ガスの応答遅れ量の多寡に応じて、燃焼悪化防止のために、吸気弁の閉じ時期を適切に補正することができる。
　第４の発明によれば、再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、吸気弁の閉じ時期の補正に加え、燃料噴射時期の補正が行われることにより、再循環排気ガスの応答遅れによる燃焼悪化をより効果的に抑制することができる。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 ＥＧＲ弁の閉じ動作に伴うＥＧＲガスの応答遅れを説明するための図である。 ＥＧＲガスの応答遅れが発生する運転状態を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１における吸気弁の閉じ時期の補正制御（ＩＶＣ補正制御）による効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
　図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。ここでは、内燃機関１０は、４サイクルのディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）１０であり、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態の内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明における内燃機関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。
　内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、このコモンレール１４から各気筒のインジェクタ１２へ燃料が供給される。各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド１８によって集合され、排気通路２０に流入する。
　内燃機関１０は、可変ノズル型のターボ過給機２２を備えている。ターボ過給機２２は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２２ａと、タービン２２ａと一体的に連結され、タービン２２ａに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ２２ｂとを有している。更に、ターボ過給機２２は、タービン２２ａに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル（ＶＮ）２２ｃを有している。
　ターボ過給機２２のタービン２２ａは、排気通路２０の途中に配置されている。タービン２２ａよりも下流側の排気通路２０には、排気ガスを浄化可能な排気浄化装置２４が設置されている。
　内燃機関１０の吸気通路２６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｂで圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。インタークーラ３０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３２により分配されて、各気筒に流入する。吸気通路２６におけるインタークーラ３０と吸気マニホールド３２との間には、吸気絞り弁３４が設置されている。また、吸気通路２６におけるエアクリーナ２８の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６が設置されている。
　吸気マニホールド３２の近傍には、排気ガス再循環通路（以下、「ＥＧＲ通路」と称する）３８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路３８の他端は、排気通路２０の排気マニホールド１８に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路３８を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２６に還流させる制御、つまり、いわゆる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)制御を行うことができる。
　ＥＧＲ通路３８の途中には、ＥＧＲ通路３８を流れる再循環排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」と称する）を冷却するためのＥＧＲクーラ４０が設けられている。ＥＧＲ通路３８におけるＥＧＲクーラ４０の下流には、排気ガス再循環弁（以下、「ＥＧＲ弁」と称する）４２が設けられている。このＥＧＲ弁４２の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３８を流れるＥＧＲガスの流量を変化させて、ＥＧＲ率を調整することができる。尚、ＥＧＲ率は、筒内に流入するＥＧＲガス量を、筒内に流入するガス量（吸入空気量とＥＧＲガス量の和）で除して得た値である。
　また、内燃機関１０は、吸気弁（図示省略）の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構４４と、排気弁（図示省略）の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構４６とを備えている。より具体的には、ここでは、これらの可変動弁機構４４、４６は、クランク軸の回転位相に対するカム軸の回転位相を変化させることにより、作用角を固定としつつ吸気弁や排気弁の開閉時期を連続的に可変とする位相可変機構（ＶＶＴ機構）を備えるものとする。また、吸気カム軸および排気カム軸の近傍には、それぞれのカム軸の回転角度、すなわち、吸気カム角および排気カム角を検出するための吸気カム角センサ４８および排気カム角センサ５０がそれぞれ配置されている。
　また、本実施形態のシステムは、内燃機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５２と、吸気マニホールド圧力（吸気圧力）を検出する吸気圧センサ５４と、吸気マニホールド温度（吸気温度）を検出する吸気温度センサ５６と、クランク角を検出するクランク角センサ５８とを備えている。
　更に、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。また、ＥＣＵ６０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ５８の検出信号に基づいて、エンジン回転数を算出することもできる。更に、ＥＣＵ６０は、上記カム角センサ４８および５０の検出信号に基づいて、吸気弁および排気弁の開閉時期の進角量を算出することができる。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
　図２は、ＥＧＲ弁４２の閉じ動作に伴うＥＧＲガスの応答遅れを説明するための図である。
　図２に示すように、ＥＧＲ弁４２の閉じ動作によってＥＧＲ率をある開度Ａからそれよりも低い開度Ｂに変化させる場合、実際に筒内に吸入されるガスの実ＥＧＲ率の変化には、目標ＥＧＲ率の変化に対して遅れが生ずる。このようなＥＧＲガスの応答遅れの要因としては、ＥＧＲガスの筒内への輸送遅れとＥＧＲ弁４２の動作遅れとが考えられる。そして、ＥＧＲガスの応答遅れが生ずると、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも一時的に高くなる。その結果、ＥＧＲガスの応答遅れの程度によっては、内燃機関１０の燃焼が悪化し、炭化水素（ＨＣ）の排出量が増加してしまう可能性がある。
　図３は、ＥＧＲガスの応答遅れが発生する運転状態を説明するためのタイムチャートである。より具体的には、図３（Ａ）は、内燃機関１０が搭載された車両（図示省略）の車速の変化を表す波形を示し、図３（Ｂ）は、排気ガス中のＴＨＣ（Total Hydro Carbon）濃度の変化を表す波形を示し、図３（Ｃ）は、目標ＥＧＲ率の変化率（細線）および実ＥＧＲ率（太線）のそれぞれの変化を表す波形を示している。
　図３は、車速がゼロからの車両の加速（すなわち、軽負荷（無負荷）領域にある状態からの内燃機関１０の加速）が３回行われた例を示している。加速時には、筒内により多くの新気を導入して良好な加速性能を得るために、ＥＧＲ弁４２が大きく閉じられる。ＥＧＲ弁４２の開度が閉じ側に制御される場合には、目標ＥＧＲ率の変化率（前回値に対する今回値の変化率）が負となる。従って、加速時にＥＧＲ弁４２が大きく閉じられる場合には、図３（Ｃ）に示すように、目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きくなる状況が生ずる。
　ＥＧＲガスの応答遅れは、上記のように、目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きくなる状況で顕著に生ずる。より具体的には、ＥＧＲガスの応答遅れの程度は、軽負荷領域からの加速時のように、高ＥＧＲ率（高ＥＧＲ弁開度）が使用される運転領域からＥＧＲ弁４２が大きく閉じられる状況で大きくなる。以上のような理由により、図３（Ｂ）に示すように、加速時には、ＥＧＲガスの応答遅れに起因して、排気ガス中のＴＨＣ濃度が高くなり易くなる。
［実施の形態１における特徴的な制御］
　そこで、本実施形態では、目標ＥＧＲ率の負の変化率を所定の閾値と比較し、この負の変化率が上記閾値以上である場合に、ＥＧＲ弁４２の開弁期間中にＥＧＲ弁４２の閉じ動作に伴うＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知するようにした。そして、ＥＧＲガスの応答遅れが検知された場合には、実圧縮比が高くなるように吸気弁の閉じ時期を補正するようにした。より具体的には、本実施形態では、目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きいほど、実圧縮比がより高くなるように吸気弁の閉じ時期を補正するようにした。
　図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものである。
　図４に示すルーチンでは、先ず、目標ＥＧＲ率の負の変化率が所定の閾値以上であるか否かが判定される（ステップ１００）。本ステップ１００における上記閾値は、燃焼悪化が懸念される程度のＥＧＲガスの応答遅れが生ずる状況であるか否かを判断するための目標ＥＧＲ率の負の変化率の閾値として予め設定された値である。
　上記ステップ１００において、目標ＥＧＲ率の負の変化率が上記閾値未満であると判定された場合には、ＩＶＣ通常制御が実行される（ステップ１０２）。ＥＣＵ６０は、内燃機関１０の運転状態（燃料噴射量Ｑ（≒トルク）とエンジン回転数ＮＥ）との関係で吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）を予め設定した基本マップ（図示省略）を記憶している。このＩＶＣ通常制御時には、上記基本マップを参照して、吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）が運転状態に応じた値となるように制御される。
　一方、上記ステップ１０２において、目標ＥＧＲ率の負の変化率が上記閾値以上であると判定された場合、つまり、ＥＧＲガスの応答遅れが検知された場合には、ＩＶＣ補正制御が実行される（ステップ１０４）。より具体的には、このＩＶＣ補正制御では、上記基本マップに従って運転状態に応じて設定される値に対して、実圧縮比が高くなるように吸気弁の閉じ時期が補正される。本ステップ１０４の処理によれば、例えば、吸気弁の閉じ時期が上記基本マップによって基本的に吸気下死点よりも遅角側で制御される場合であれば、吸気弁の閉じ時期が上記基本マップの設定値に対して進角されることになる。また、本ステップ１０４では、上記ステップ１００において取得される目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きいほど、実圧縮比がより高くなるように吸気弁の閉じ時期が補正される。
　図５は、本発明の実施の形態１における吸気弁の閉じ時期の補正制御（ＩＶＣ補正制御）による効果を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、排気ガス中のＴＨＣ濃度の変化を表した波形を示し、図５（Ｂ）は、排気ガス中のＮＯｘ濃度の変化を表した波形を示し、図５（Ｃ）は、圧縮端圧力の変化を表した波形を示し、図５（Ｄ）は、吸気弁の閉じ時期の変化を表した波形を示している。
　図５は、ＥＧＲ弁４２の閉じ動作に伴うＥＧＲガスの応答遅れ発生時の制御例を示している。ここでは、燃料噴射時期の進角によるＥＧＲガスの応答遅れ対策と比較して、本実施形態のＩＶＣ補正制御の効果を説明する。ＩＶＣ補正制御によれば、目標ＥＧＲ率の負の変化率に基づきＥＧＲガスの応答遅れが検知された場合には、図５（Ｄ）に示すように、実圧縮比が高くなるように吸気弁の閉じ時期が補正される（図５（Ｄ）に示す例では、吸気下死点に近づくように、吸気弁の閉じ時期が進角される）。
　上記ＩＶＣ補正制御によれば、図５（Ｃ）に示すように、過渡的に変化する運転状態に応じた定常値に近づくように、圧縮端圧力が高められるようになる。これにより、圧縮端温度が上昇するので、燃焼（着火性）が改善する。その結果、図５（Ａ）に示すように、ＨＣ排出量を低減することができる。
　ＥＧＲガスの応答遅れの検知時に、上記ＩＶＣ補正制御とは異なり、燃料噴射時期を圧縮上死点近傍の時期に進角することによっても、図５（Ａ）に示すように、ＨＣ排出量を低減することができる。しかしながら、燃料噴射時期の進角による手法では、図５（Ｂ）に示すように、その背反としてＮＯｘ排出量がベース値に対して悪化してしまう。これに対し、本実施形態のＩＶＣ補正制御によれば、ＮＯｘ排出量の悪化という背反なしにＨＣ排出量の低減を図ることができる。
　また、本実施形態では、ＥＧＲ制御の目標値である目標ＥＧＲ率の負の変化率を利用して、ＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知するようにしている。このような手法によれば、何らかのセンサの出力値を利用して応答遅れを検知する手法と比べ、センサの計測誤等の誤差要因の影響を受けずに、ＥＧＲガスの応答遅れを正確に検知することができる。
　また、目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きい場合、つまり、ＥＧＲ弁４２が短時間に大きく閉じられた場合には、ＥＧＲガスの応答遅れ量が多くなる。本実施形態では、ＥＧＲガスの応答遅れの検知時に、目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きいほど、実圧縮比がより高くなるように吸気弁の閉じ時期が補正される。このため、ＥＧＲガスの応答遅れ量の多寡に応じて、燃焼悪化防止のために、吸気弁の閉じ時期を適切に補正することができる。
　尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「遅延検知手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「閉じ時期補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態２．
　次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
　本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図４に示すルーチンに代えて後述の図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
　図６は、本発明の実施の形態２において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図６において、実施の形態１における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図６に示すルーチンでは、目標ＥＧＲ率の負の変化率が上記閾値以上であると判定された場合には、上記ステップ１０４におけるＩＶＣ補正制御の実行に加え、燃料噴射時期の補正制御が実行される（ステップ２００）。より具体的には、本ステップ２００では、圧縮上死点に近づくように燃料噴射時期が補正される。例えば、燃料噴射時期が基本的に圧縮上死点よりも遅角側で制御される場合であれば、燃料噴射時期が進角されることになる。また、本ステップ２００では、上記ステップ１００において取得される目標ＥＧＲ率の負の変化率が大きいほど、圧縮上死点により近づくように燃料噴射時期が補正される。
　以上説明した図６に示すルーチンによれば、目標ＥＧＲ率の負の変化率に基づきＥＧＲガスの応答遅れが検知された場合には、ＩＶＣ補正制御に加え、燃料噴射時期の上記補正制御が実行される。燃料噴射時期の上記補正制御によれば、筒内温度が高い時期で燃料噴射が行われるようにすることができるので、燃焼安定性を高めることができる。これにより、ＥＧＲガスの応答遅れが発生した場合に、ＨＣ排出量の低減を図ることができる。このため、ＩＶＣ補正制御に加え、燃料噴射時期の上記補正制御を行うことにより、ＥＧＲガスの応答遅れに伴うＨＣ排出量の増加をより効果的に抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態２においては、目標ＥＧＲ率の負の変化率に基づきＥＧＲガスの応答遅れが検知された場合には、ＩＶＣ補正制御に加え、燃料噴射時期の上記補正制御を実行するようにしている。このような燃料噴射時期の補正制御に代え、ＩＶＣ補正制御とともに、可変ノズル２２ｃの開度を閉じ側の開度に制御するようにしてもよい。可変ノズル２２ｃを閉じるようにすれば、タービン２２ａの入口面積が小さくなり、タービン２２ａに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、ターボ回転数が上昇するので、過給圧を高めることができる。これにより、圧縮端圧力を上昇させることができる。このような可変ノズル２２ｃの開度補正によっても、燃焼を改善し、ＨＣ排出量の低減を図ることができる。
　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第４の発明における「噴射時期補正手段」が実現されている。
　ところで、上述した実施の形態１および２においては、目標ＥＧＲ率の負の変化率が上記閾値以上である場合に、ＥＧＲ弁４２の開弁期間中にＥＧＲ弁４２の閉じ動作に伴うＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知するようにしている。しかしながら、本発明における遅延検知手段はこれに限定されるものではなく、次のような手法を用いるものであってもよい。すなわち、例えば、加速が要求された場合にＥＧＲ弁４２の開度を閉じ側の開度に制御する構成を備えている場合において、燃料噴射量の今回の指令値と前回の指令値との差が所定の閾値以上である場合に、ＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知するものであってもよい。
　また、ＥＧＲガスの応答遅れは、ＥＧＲ弁４２の閉弁指令後の所定時間内において、ＥＧＲ弁４２の閉弁が確認されない場合またはＥＧＲガスの遮断が確認されない場合に検知されるものであってもよい。
　また、ＥＧＲ弁４２が閉じられる場合には、程度の差はあってもＥＧＲガスの応答遅れが生ずることとなる。このため、ＥＧＲ弁４２の閉弁要求が検知されたことをもって、ＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知するようにし、吸気弁の閉じ時期の補正を行うようにしてもよい。
　ところで、上述した実施の形態１および２においては、作用角を固定としつつ吸気弁の開閉時期を変更可能な位相可変機構を備える吸気可変動弁機構４４を用いて、ＥＧＲガスの応答遅れがあることを検知した場合に、吸気弁の閉じ時期を補正するようにしている。しかしながら、本発明において用いられる可変動弁機構の構成は、上記の構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、吸気弁の作用角を連続的に変更可能とする作用角可変機構を用いて、本発明における吸気弁の閉じ時期の補正を行うようにしてもよい。
１０　内燃機関
１２　インジェクタ
１８　排気マニホールド
２０　排気通路
２２　ターボ過給機
２２ｃ　可変ノズル
２４　排気浄化装置
２６　吸気通路
３２　吸気マニホールド
３８　排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）
４２　排気ガス再循環弁（ＥＧＲ弁）
４４　吸気可変動弁機構
４８　吸気カム角センサ
６０　ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

Claims (4)

  1. 　吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス再循環通路と、
    　前記排気ガス再循環通路を流れる再循環排気ガスの流量を調整する排気ガス再循環弁と、
    　吸気弁の閉じ時期を可変とする可変動弁機構と、
    　前記排気ガス再循環弁の開弁期間中に、前記排気ガス再循環弁の閉じ動作に伴う前記再循環排気ガスの応答遅れを検知する遅延検知手段と、
    　前記遅延検知手段により前記再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、実圧縮比が高くなるように前記吸気弁の閉じ時期を補正する閉じ時期補正手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記遅延検知手段は、目標排気ガス再循環率の負の変化率が所定の閾値以上大きい場合に、前記再循環排気ガスの応答遅れを検知することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記閉じ時期補正手段は、前記目標排気ガス再循環率の負の変化率が大きいほど、実圧縮比がより高くなるように前記吸気弁の閉じ時期を補正することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記遅延検知手段により前記再循環排気ガスの応答遅れが検知された場合に、圧縮上死点に近づくように燃料噴射時期を補正する噴射時期補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
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