WO2011141998A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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修 堀越
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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, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine suitable for executing control of an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • Patent Document 1 an internal combustion engine having an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage that connects an exhaust passage and an intake passage is known.
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • this publication discloses an EGR cooler provided in the middle of the EGR passage and a bypass passage that bypasses the EGR cooler.
  • this publication discloses an EGR path switching valve that can switch a flow path through which exhaust gas recirculates between an EGR cooler path that passes through the EGR cooler and a bypass path that bypasses the EGR cooler.
  • the temperature of the exhaust gas that recirculates is controlled by switching the flow path through which the exhaust gas recirculates between an EGR cooler path that passes through the EGR cooler and a bypass path that bypasses the EGR cooler. can do.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-117815 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-159361 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-8023
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is an internal combustion engine capable of suppressing misfire even when a flow path through which exhaust gas recirculates is switched from an EGR cooler path to a bypass path.
  • An object of the present invention is to provide a control device.
  • a first invention is a control device for an internal combustion engine, A first EGR path for introducing exhaust gas flowing through the exhaust passage into the intake passage through the EGR cooler; A second EGR path for introducing exhaust gas flowing through the exhaust path into the intake path by bypassing the EGR cooler; An EGR path switching valve capable of switching a flow path through which exhaust gas recirculates between the first EGR path and the second EGR path; And an intake valve closing timing advance means for advancing the closing timing of the intake valve toward the bottom dead center when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path.
  • the second invention is the first invention, wherein Estimating means for estimating a response delay occurring in the intake air temperature of the intake passage when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path; An advance amount acquisition means for acquiring a larger advance amount as the response delay estimated by the estimation means increases,
  • the intake valve closing timing advance means advances the intake valve closing timing toward a bottom dead center according to the advance amount when switching the flow path through which exhaust gas recirculates to the second EGR path. It is characterized by making it.
  • 3rd invention is 1st invention or 2nd invention
  • In-cylinder temperature acquisition means for acquiring the in-cylinder temperature
  • Determining means for determining whether or not the in-cylinder temperature acquired by the in-cylinder temperature acquiring means is equal to or higher than a threshold
  • An intake valve opening timing advance means for advancing the opening timing of the intake valve when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path and the in-cylinder temperature is equal to or higher than a threshold
  • the intake valve closing timing advance means lowers the closing timing of the intake valve when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path and the in-cylinder temperature is lower than a threshold value. Advancing toward the point.
  • 4th invention is 2nd invention or 3rd invention, Estimated in-cylinder temperature acquisition means for acquiring an estimated in-cylinder temperature at the time of fuel injection according to the advance angle amount acquired by the advance angle amount acquisition means; An actual in-cylinder temperature acquisition means for acquiring an actual in-cylinder temperature at the time of fuel injection; Learning means for learning a correction value for the closing timing of the intake valve based on a difference between the estimated in-cylinder temperature and the actual in-cylinder temperature is further provided.
  • a fifth aspect of the invention is a control device for an internal combustion engine in order to achieve the above object,
  • a first EGR path for introducing exhaust gas flowing through the exhaust passage into the intake passage through the EGR cooler;
  • a second EGR path for introducing exhaust gas flowing through the exhaust path into the intake path by bypassing the EGR cooler;
  • An EGR path switching valve capable of switching a flow path through which exhaust gas recirculates between the first EGR path and the second EGR path;
  • an intake valve closing timing retarding means for retarding the closing timing of the intake valve when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the first EGR path.
  • the closing timing of the intake valve can be advanced toward the bottom dead center.
  • the actual compression ratio can be increased by advancing the closing timing of the intake valve toward the bottom dead center.
  • the in-cylinder temperature at the time of fuel injection can be increased.
  • the deterioration of the drivability by misfire can be suppressed.
  • the greater the response delay that occurs in the intake air temperature in the intake passage the more the intake valve closing timing can be advanced toward the bottom dead center.
  • the closing timing of the intake valve can be suitably corrected according to the operating state, and deterioration of drivability due to misfire can be suppressed.
  • the intake valve when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path, the intake valve opens when the in-cylinder temperature acquired by the in-cylinder temperature acquisition means is equal to or higher than the threshold value.
  • the time can be advanced.
  • the intake valve when the flow path through which the exhaust gas recirculates is switched to the second EGR path, and the in-cylinder temperature acquired by the in-cylinder temperature acquisition means is smaller than the threshold value, the intake valve Can be advanced toward the bottom dead center. Therefore, according to the present invention, when the in-cylinder temperature at the time of fuel injection is equal to or higher than the threshold value, the amount of internal EGR is increased by early opening of the intake valve while suppressing the occurrence of smoke due to the early closing of the intake valve. The internal temperature can be raised, and deterioration of drivability due to misfire can be suppressed.
  • the correction value for the closing timing of the intake valve can be learned based on the difference between the estimated in-cylinder temperature and the actual in-cylinder temperature. For this reason, according to the present invention, it is possible to apply correction according to the learned correction value even during a transition, and to suppress deterioration of drivability due to misfire.
  • the closing timing of the intake valve can be retarded.
  • the actual compression ratio can be lowered by retarding the closing timing of the intake valve.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system shown in FIG. 1 is a diesel engine system having a supercharger.
  • the system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10.
  • the engine 10 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, but in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto.
  • An intake passage 12 and an exhaust passage 14 are connected to each cylinder.
  • an air cleaner 16 is attached near the inlet of the intake passage 12.
  • An air flow meter 18 that outputs a signal GA corresponding to the flow rate of fresh air sucked into the intake passage 12 is attached in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 16.
  • a supercharger 20 is provided downstream of the air flow meter 18.
  • the supercharger 20 includes a compressor 20a and a turbine 20b.
  • the compressor 20a and the turbine 20b are integrally connected by a connecting shaft.
  • the compressor 20a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 20b.
  • An intercooler 22 for cooling fresh air compressed by the compressor 20a is provided downstream of the compressor 20a.
  • An electronically controlled throttle valve 24 is provided downstream of the intercooler 22. In the vicinity of the throttle valve 24, a supercharging pressure sensor 26 for measuring the pressure of air supercharged by the compressor 20a is attached.
  • An intake manifold 28 is provided in the intake passage 12 downstream of the throttle valve 24.
  • the intake manifold 28 is branched and connected to each cylinder.
  • An intake valve 30 that opens and closes the inside of the cylinder and the intake passage 12 is provided for each cylinder at the downstream end of the intake passage 12.
  • Each cylinder of the engine 10 is provided with an injector 32 that directly injects high-pressure fuel into the cylinder. Further, an in-cylinder pressure sensor 34 for detecting the in-cylinder pressure is attached to each cylinder of the engine 10. Further, a crank angle sensor 36 that outputs a signal CA according to the rotation angle of the crankshaft is attached to the engine 10.
  • an exhaust valve 38 that opens and closes between the cylinder and the exhaust passage 14 is provided at the upstream end of the exhaust passage 14.
  • An exhaust manifold 40 is provided in the exhaust passage 14 downstream of the exhaust valve 38.
  • the exhaust passage 14 joins at the exhaust manifold 40.
  • a turbine 20b of the supercharger 20 is provided in the exhaust passage 14 after joining.
  • a catalyst (not shown) for purifying exhaust gas is disposed downstream of the turbine 20b.
  • a NOx occlusion reduction catalyst is used as the catalyst.
  • the exhaust manifold 40 is connected to one end of an external EGR passage 42 that faces the intake passage 12.
  • An EGR cooler 44 is provided in the middle of the external EGR passage 42.
  • An EGR valve 46 that controls the flow rate of the external EGR gas is provided in the external EGR passage 42 downstream of the EGR cooler 44.
  • the other end of the external EGR passage 42 is connected to the intake manifold 28.
  • an EGR cooler bypass passage 48 that bypasses the EGR cooler 44 is connected to the external EGR passage 42.
  • One end of the EGR cooler bypass passage 48 is connected to the external EGR passage 42 or the exhaust manifold 40 upstream of the EGR cooler 44.
  • the other end of the EGR cooler bypass passage 48 is connected to an external EGR passage 42 between the EGR cooler 44 and the EGR valve 46.
  • an EGR path switching valve 50 is provided.
  • the first EGR path for introducing a part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 40 through the external EGR passage 42 and the EGR cooler 44 to the intake manifold 28 is formed. Further, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 40 is passed through the external EGR passage 42 and the EGR cooler bypass passage 48 to form a second EGR route for introducing the exhaust gas into the intake manifold 28.
  • the EGR path switching valve 50 is configured to switch the flow path through which the exhaust gas recirculates between a first EGR path that passes through the EGR cooler 44 and a second EGR path that bypasses the EGR cooler 44.
  • variable valve mechanism 52 that can change the opening timing and closing timing of the intake valve 30 in each cylinder.
  • the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60.
  • ECU Electronic Control Unit
  • an accelerator opening sensor 54 for detecting the accelerator opening AA
  • Various sensors such as an intake air temperature sensor 56 for detecting the air temperature are connected.
  • various actuators such as the throttle valve 24, the injector 32, the EGR valve 46, the EGR path switching valve 50, and the variable valve mechanism 52 described above are connected to the output portion of the ECU 60.
  • the ECU 60 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating various actuators according to predetermined programs based on the outputs of the various sensors.
  • the ECU 60 can calculate the in-cylinder volume V determined by the engine rotational speed NE (the rotational speed per unit time) and the piston position from the signal CA of the crank angle sensor 36.
  • the ECU 60 sets a target torque according to the accelerator opening AA and the like, and sets a target value for the fuel injection amount and the EGR rate in consideration of suitable drivability and emission performance. Then, the ECU 60 causes the injector 32 to inject fuel according to the target value of the fuel injection amount. Further, the ECU 60 controls the opening degree of the EGR valve 46 according to the target value of the EGR rate (the throttle valve 24 may be used in combination).
  • the ECU 60 reduces the fuel injection amount when the operation state shifts from the acceleration state to the steady state or the deceleration state. At this time, the ECU 60 moves the EGR cooler 44 from the first EGR path passing through the EGR cooler 44 through the flow path through which the exhaust gas recirculates in order to avoid misfire and deterioration of HC due to a temperature drop in the intake manifold 28 and the cylinder. Control to switch to the second EGR route to be bypassed is performed.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining the contents of characteristic operations executed in the first embodiment of the present invention.
  • the transition of the operating state from the acceleration state to the steady state or the deceleration state is started at time t0 in accordance with the accelerator opening AA.
  • the fuel injection amount is reduced in accordance with the transition of the operating state (FIG. 2A).
  • the EGR path switching valve 50 changes the flow path of the external EGR gas from the first EGR path passing through the EGR cooler 44 to the second EGR path passing through the EGR cooler bypass passage 48 and bypassing the EGR cooler 44. It is switched (FIG. 2B).
  • a solid line 74 shown in FIG. 2 (F) is a comparison target of the broken line 70 and represents a conventional control in which the closing timing of the intake valve 30 is not advanced.
  • the in-cylinder temperature at the time of fuel injection greatly decreases as shown by the solid line 76 in FIG.
  • the closing timing of the intake valve 30 is directed toward the bottom dead center side. By advancing, it is possible to suppress a decrease in the in-cylinder temperature during fuel injection.
  • FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 60 in order to realize the above-described operation.
  • the routine shown in FIG. 3 it is first determined whether or not the operating state has shifted from the acceleration state to the steady state or the deceleration state (step 100). For example, when the accelerator opening AA per unit time increases, it is determined that the condition of step 100 is not satisfied. If the condition is not satisfied, the process of this routine is terminated.
  • step 110 when the condition of step 100 is satisfied, the fuel injection amount is reduced (step 110). Further, the ECU 60 controls the EGR path switching valve 50 to switch the flow path of the external EGR gas (step 120). Specifically, the flow path of the external EGR gas is switched from the first EGR path passing through the EGR cooler 44 to the second EGR path passing through the EGR cooler bypass passage 48 and bypassing the EGR cooler 44.
  • the closing timing of the intake valve 30 is advanced (step 130). Specifically, the ECU 60 controls the variable valve mechanism 52 to advance the closing timing of the intake valve 30 in the intake stroke by a predetermined amount toward the bottom dead center.
  • the closing timing of the intake valve 30 is set to the bottom dead center. It can be advanced toward. By advancing the closing timing of the intake valve 30 toward the bottom dead center, the actual compression ratio can be increased, the internal EGR can be increased, the exhaust temperature can be raised, and misfire can be avoided. By avoiding misfire, deterioration of drivability can be suppressed. Further, according to the routine shown in FIG. 3, since the EGR amount is not reduced, it is possible to suppress the deterioration of the emission (NOx). Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to suppress deterioration of drivability due to misfire while suppressing deterioration of emissions.
  • the system configuration is a diesel engine system, but the system configuration is not limited to this.
  • the fuel injection amount may be reduced according to the operating state, and the flow path of the external EGR gas may be switched from the first EGR path to the second EGR path. This point is the same in the following embodiments.
  • the first EGR path and the second EGR path are selectively switched by the EGR path switching valve 50, but the present invention is not limited to this.
  • a control valve that opens and closes the second EGR path may be provided, and the first EGR path and the second EGR path may be used simultaneously by opening the control valve. This point is the same in the following embodiments.
  • the first EGR path including the external EGR passage 42 and the EGR cooler 44 is the “first EGR path” in the first aspect of the invention, and includes the external EGR passage 42 and the EGR cooler bypass passage 48.
  • the second EGR path corresponds to the “second EGR path” in the first invention
  • the EGR path switching valve 50 corresponds to the “EGR path switching valve” in the first invention.
  • the “intake valve closing timing advance means” in the first aspect of the present invention is realized by the ECU 60 executing the processing of step 130 described above.
  • FIG. 2 System Configuration of 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 of FIG. 4 to be described later in the configuration shown in FIG.
  • Embodiment 2 In Embodiment 1 described above, when the flow path of the external EGR gas is switched from the first EGR path to the second EGR path, the closing timing of the intake valve 30 is advanced by a predetermined amount. By the way, immediately after switching, a response delay also occurs in the rise of the intake air temperature of the intake manifold 28 due to a response delay of the EGR path switching valve 50 or the like. If the response delay occurring in the intake air temperature is estimated, the in-cylinder temperature at the time of fuel injection can be estimated, and the advance amount of the closing timing of the intake valve 30 required to suppress misfire can be obtained with high accuracy. It becomes possible.
  • FIG. 4 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 60 in order to realize the above-described operation.
  • the engine speed is calculated from the signal CA of the crank angle sensor 36.
  • the intake air amount is calculated from the signal GA of the air flow meter 18.
  • the fresh air temperature is calculated from the output signal of the intake air temperature sensor 56.
  • the model input parameters include an EGR rate, an EGR gas temperature, an intake air temperature of the intake manifold 28, and an EGR gas amount.
  • the EGR rate is calculated from a known model that takes into account the engine speed and supercharging pressure.
  • the EGR gas temperature and the intake air temperature of the intake manifold 28 are calculated from known models.
  • the EGR gas amount is calculated based on the EGR rate and the intake air amount.
  • step 210 it is determined whether or not the flow path of the external EGR gas has been switched from the first EGR path to the second EGR path. Specifically, it is determined whether or not the processing from step 100 to step 120 described in FIG. Specifically, when the operating state is shifted from the acceleration state to the steady state or the deceleration state, the fuel injection amount is reduced, and the flow path of the external EGR gas is switched from the first EGR path to the second EGR path, step 210 is performed. It is determined that the condition is satisfied. If the condition is not satisfied, the process of this routine is terminated.
  • a response delay occurring in the intake air temperature of the intake manifold 28 is estimated (step 220).
  • the ECU 60 has a model function that uses the EGR rate, the EGR gas temperature, the intake air temperature of the intake manifold 28, and the EGR gas amount acquired in step 200 as input parameters and outputs a response delay generated in the intake air temperature of the intake manifold 28. It is remembered. Based on this model function, a response delay occurring in the intake air temperature of the intake manifold 28 as shown by a solid line 78 in FIG. 2D is estimated. As the response delay increases, the rise in intake air temperature (cylinder temperature) is delayed (solid line 78 in FIG. 2D).
  • step 230 the in-cylinder temperature at the time of fuel injection is estimated. Specifically, based on the current intake air temperature (in-cylinder temperature) estimated from the response delay, the in-cylinder volume at the closing timing of the intake valve 30 and the intake pipe pressure, the gas state equation is The in-cylinder temperature is calculated.
  • step 240 the difference between the in-cylinder temperature at the time of fuel injection calculated in step 230 and the target temperature is calculated.
  • the target temperature is the in-cylinder temperature at the time of fuel injection when it is assumed that there is no response delay in the intake air temperature of the intake manifold 28 when the flow path of the external EGR gas is switched from the first EGR path to the second EGR path. (Broken line 80 in FIG. 2D).
  • the ECU 60 stores in advance a map that defines a target temperature according to the operating state (engine speed, intake air amount, etc.). The ECU 60 acquires a target temperature corresponding to the operating state from this map.
  • step 250 the advance amount of the closing timing of the intake valve 30 is calculated.
  • the ECU 60 stores in advance a relationship map in which the advance amount of the intake valve 30 is set larger as the difference calculated in step 240 is larger.
  • the ECU 60 calculates the advance amount of the closing timing of the intake valve 30 according to the difference calculated in step 240 from this relationship map.
  • step 260 the variable valve mechanism 52 is controlled in accordance with the advance amount calculated in step 250, and the closing timing of the intake valve 30 is advanced. Thereafter, the processing of this routine is terminated.
  • the intake valve is changed according to the response delay generated in the intake air temperature of the intake manifold 28.
  • the advance amount of 30 closing timings can be calculated.
  • the greater the response delay that is, the greater the difference between the in-cylinder temperature at the time of fuel injection and the target temperature, the greater the closing timing of the intake valve 30 toward the bottom dead center. Therefore, if necessary, the actual compression ratio can be increased to avoid misfire. By avoiding misfire, deterioration of drivability can be suppressed.
  • the advance amount is calculated as a correction value for the closing timing of the intake valve 30.
  • the learning process shown in FIG. 5 may be added.
  • the routine shown in FIG. 5 is the same as the routine shown in FIG. 4 except that steps 270 to 290 are added.
  • the ECU 60 stores a model or map for determining the in-cylinder temperature at the time of fuel injection according to the closing timing of the intake valve 30 after correction based on the advance amount calculated in step 250.
  • the ECU 60 calculates an estimated in-cylinder temperature at the time of fuel injection according to the corrected closing timing of the intake valve 30 from this model or map (step 270).
  • the ECU 60 acquires the actual in-cylinder temperature at the time of fuel injection (step 280).
  • the actual in-cylinder temperature is calculated based on the output value of the in-cylinder pressure sensor 34.
  • a deviation (correction value) in the advance amount of the closing timing of the intake valve 30 is learned (step 290).
  • the correction value is stored in the ECU 60.
  • the ECU 60 executes the process of step 220, so that the “estimator” in the second invention executes the process of step 250.
  • the “advance amount obtaining means” in the invention executes the process of step 260
  • the “intake valve closing timing advance means” in the second invention executes the process of step 270.
  • the “estimated in-cylinder temperature acquisition means” in the fourth aspect of the invention executes the process of step 280
  • the “actual in-cylinder temperature acquisition means” of the fourth aspect of the invention executes the process of step 290.
  • the “learning means” in the fourth invention is realized.
  • Embodiment 3 FIG. [System Configuration of Embodiment 3] Next, a third 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 of FIG. 6 to be described later in the configuration shown in FIG.
  • Embodiment 3 In Embodiment 1 described above, when the flow path of the external EGR gas is switched from the first EGR path to the second EGR path, the closing timing of the intake valve 30 is advanced by a predetermined amount. However, if the in-cylinder temperature becomes higher than necessary by advancing the closing timing of the intake valve 30 and increasing the actual compression ratio, there is a concern that smoke may be generated due to an increase in the combustion temperature.
  • the intake valve instead of advancing the closing timing of 30, the opening timing of the intake valve 30 is advanced.
  • FIG. 6 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 60 in order to realize the above-described operation.
  • the control routine of this embodiment is the same as the routine shown in FIG. 3 except that steps 300 to 320 are added between step 120 and step 130 of FIG.
  • steps 300 to 320 are added between step 120 and step 130 of FIG.
  • the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the in-cylinder temperature at the time of fuel injection is estimated (step 300).
  • the in-cylinder temperature at the time of fuel injection is estimated by executing the same processing as Steps 200, 220, and 230 shown in FIG. 2 described above.
  • the ECU 60 stores in advance a map that determines the in-cylinder temperature at the time of fuel injection according to the operating state (engine speed, intake air amount, etc.), and from this map, the in-cylinder at the time of fuel injection is simply It is good also as estimating temperature.
  • step 310 it is determined whether or not the in-cylinder temperature at the time of fuel injection is lower than the threshold value ⁇ .
  • the threshold value ⁇ is a value determined by experiment or the like as the upper limit value of the in-cylinder temperature at which smoke does not occur.
  • step 320 the opening timing of the intake valve 30 in the intake stroke is advanced by a predetermined amount. Thereafter, the processing of this routine is terminated.
  • the opening timing of the intake valve 30 can be advanced instead of the process of advancing the closing timing of the intake valve 30.
  • an increase in the actual compression ratio can be suppressed and the occurrence of smoke can be suppressed.
  • the internal EGR can be increased and misfire can be suppressed.
  • the advance amount of the closing timing of the intake valve 30 is set to a predetermined amount in step 130, but is not limited to this.
  • the advance amount according to the driving state may be calculated by adding the processing of steps 200 to 250 in the second embodiment. This also applies to the advance amount (step 320) of the opening timing of the intake valve 30.
  • the ECU 60 executes the process of step 300, so that the “in-cylinder temperature acquisition means” in the third invention executes the process of step 310.
  • the “determination means” according to the third aspect of the invention executes the process of step 320, and the “intake valve opening timing advance means” of the third aspect of the invention executes the process of step 130.
  • the “intake valve closing timing advance means” in the third aspect of the invention is realized.
  • Embodiment 4 FIG. [System Configuration of Embodiment 4] Next, a fourth 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 of FIG. 7 described later in the configuration shown in FIG.
  • the intake valve 30 is delayed. By implementing the closing control, it was decided to suppress the deterioration of emissions.
  • FIG. 7 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 60 in order to realize the above-described operation. Assume that the flow path of the external EGR gas is set to the second EGR path as the current state. In the routine shown in FIG. 7, it is first determined whether or not the operating state has shifted from a steady state or a deceleration state to an acceleration state (step 400). For example, when the accelerator opening AA per unit time decreases, it is determined that the condition of step 400 is not satisfied. If the condition is not satisfied, the process of this routine is terminated.
  • step 400 when the condition of step 400 is satisfied, the fuel injection amount is increased (step 410). Further, the ECU 60 controls the EGR path switching valve 50 to switch the flow path of the external EGR gas (step 420). Specifically, the flow path of the external EGR gas is switched from the second EGR path that passes through the EGR cooler bypass passage 48 and bypasses the EGR cooler 44 to the first EGR path that passes through the EGR cooler 44.
  • the closing timing of the intake valve 30 is retarded (step 430). Specifically, the ECU 60 controls the variable valve mechanism 52 to retard the closing timing of the intake valve 30 in the intake stroke by a predetermined amount.
  • the closing timing of the intake valve 30 is retarded when the operating state shifts from the steady state or the deceleration state to the acceleration state and the fuel injection amount is increased. Can do.
  • the actual compression ratio can be reduced, and an increase in the in-cylinder temperature during fuel injection can be suppressed.
  • By suppressing the rise in the in-cylinder temperature during fuel injection it is possible to reduce the generation of smoke and suppress the deterioration of emissions.
  • control routine when the operation state is shifted from the steady state or the deceleration state to the acceleration state is used alone, but the operation state described in the first embodiment is the same. It may be used in combination with a control routine (FIG. 3) when the acceleration state is shifted to the steady state or the deceleration state.
  • the retard amount of the closing timing of the intake valve 30 is set to a predetermined amount in step 430, but is not limited to this.
  • the processing corresponding to steps 200 to 250 in the second embodiment described above may be added to calculate the retard amount corresponding to the driving state.
  • the first EGR path composed of the external EGR passage 42 and the EGR cooler 44 is the “first EGR path” in the fifth aspect of the invention, and comprises the external EGR passage 42 and the EGR cooler bypass passage 48.
  • the second EGR path corresponds to the “second EGR path” in the fifth invention
  • the EGR path switching valve 50 corresponds to the “EGR path switching valve” in the fifth invention.
  • the “intake valve closing timing retarding means” according to the first aspect of the present invention is implemented by the ECU 60 executing the processing of step 430.

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Abstract

　運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行する場合であっても、失火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。　排気通路（１４）を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラ（４４）を通過させて吸気通路（１２）に導入する第１ＥＧＲ経路と、排気通路（１４）を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラ（４４）を迂回させて吸気通路（１２）に導入する第２ＥＧＲ経路と、を備える。また、排気ガスが還流する流路を、前記第１ＥＧＲ経路と前記第２ＥＧＲ経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁（５０）を備える。排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させる（１３０）。

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係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
　従来、例えば特許文献１に開示されるように、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路を備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、ＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路とが開示されている。さらに、本公報には、排気ガスが還流する流路を、ＥＧＲクーラを通過するＥＧＲクーラ経路と、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁が開示されている。このような構成によれば、排気ガスが還流する流路を、ＥＧＲクーラを通過するＥＧＲクーラ経路と、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス経路との間で切り替えることにより、還流する排気ガスの温度を制御することができる。
日本特開平１１－１１７８１５号公報 日本特開２００１－１５９３６１号公報 日本特開２００９－８０２３号公報
　しかしながら、上記従来の内燃機関において、排気ガスが還流する流路を切り替える際には、ＥＧＲ経路切替弁による応答遅れが生じる。応答遅れが生じることにより、排気ガスが還流する流路をＥＧＲクーラ経路からバイパス経路に切り替えた直後において、吸気通路や気筒内の温度上昇が狙いよりも低いものとなる。その結果、失火によるドライバビリティの悪化が懸念される。
　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、排気ガスが還流する流路をＥＧＲクーラ経路からバイパス経路に切り替える場合であっても、失火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、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
　排気通路を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラを通過させて吸気通路に導入する第１ＥＧＲ経路と、
　前記排気通路を流れる排気ガスを、前記ＥＧＲクーラを迂回させて前記吸気通路に導入する第２ＥＧＲ経路と、
　排気ガスが還流する流路を、前記第１ＥＧＲ経路と前記第２ＥＧＲ経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁と、
　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させる吸気弁閉じ時期進角手段と、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、
　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、前記吸気通路の吸気温度に生じる応答遅れを推定する推定手段と、
　前記推定手段により推定される応答遅れが大きいほど、大きな進角量を取得する進角量取得手段と、を更に備え、
　前記吸気弁閉じ時期進角手段は、排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、前記進角量に応じて、前記吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させること、を特徴とする。
　また、第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、
　筒内温度を取得する筒内温度取得手段と、
　前記筒内温度取得手段により取得された筒内温度が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、前記筒内温度が閾値以上である場合に、前記吸気弁の開き時期を進角させる吸気弁開き時期進角手段と、を更に備え、
　前記吸気弁閉じ時期進角手段は、排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、前記筒内温度が閾値よりも小さい場合に、前記吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させること、を特徴とする。
　また、第４の発明は、第２の発明又は第３の発明において、
　前記進角量取得手段により取得された進角量に応じた、燃料噴射時の推定筒内温度を取得する推定筒内温度取得手段と、
　前記燃料噴射時の実筒内温度を取得する実筒内温度取得手段と、
　前記推定筒内温度と前記実筒内温度との差に基づいて、前記吸気弁の閉じ時期の補正値を学習する学習手段と、を更に備えることを特徴とする。
　また、第５の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
　排気通路を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラを通過させて吸気通路に導入する第１ＥＧＲ経路と、
　前記排気通路を流れる排気ガスを、前記ＥＧＲクーラを迂回させて前記吸気通路に導入する第２ＥＧＲ経路と、
　排気ガスが還流する流路を、前記第１ＥＧＲ経路と前記第２ＥＧＲ経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁と、
　排気ガスが還流する流路を前記第１ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を遅角させる吸気弁閉じ時期遅角手段と、を備えることを特徴とする。
　第１の発明によれば、排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させることができる。吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させることにより、実圧縮比を高めることができる。実圧縮比を高めることで、燃料噴射時の筒内温度を高めることができる。このため、本発明によれば、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。さらに、ＥＧＲ量を低減することなく、エミッションの悪化を抑制することができる。
　第２の発明によれば、吸気通路の吸気温度に生じる応答遅れが大きいほど、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて大きく進角させることができる。このため、本発明によれば、吸気弁の閉じ時期を、運転状態に応じて好適に補正し、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　第３の発明によれば、排気ガスが還流する流路を第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、筒内温度取得手段により取得された筒内温度が閾値以上である場合に、吸気弁の開き時期を進角させることができる。また、第３の発明によれば、排気ガスが還流する流路を第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、筒内温度取得手段により取得された筒内温度が閾値よりも小さい場合に、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させることができる。このため、本発明によれば、燃料噴射時の筒内温度が閾値以上のときは、吸気弁の早閉じによるスモーク発生を抑制しつつ、吸気弁の早開きによる内部ＥＧＲの増量を図り、筒内温度を高め、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　第４の発明によれば、推定筒内温度と実筒内温度との差に基づいて、吸気弁の閉じ時期の補正値を学習することができる。このため、本発明によれば、過渡時においても、学習した補正値に応じた補正を加えることが可能となり、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　第５の発明によれば、排気ガスが還流する流路を前記第１ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を遅角させることができる。吸気弁の閉じ時期を遅角させることにより、実圧縮比を下げることができる。実圧縮比を下げることで、燃料噴射時の筒内温度の上昇を抑制することができる。このため、本発明によれば、スモーク発生によるエミッションの悪化を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概略構成図である。 本発明の実施の形態１において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４においてＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
１０　エンジン
１２　吸気通路
１４　排気通路
１８　エアフローメータ
２０　過給機
２４　スロットル弁
２６　過給圧センサ
２８　吸気マニホールド
３０　吸気弁
３２　インジェクタ
３４　筒内圧センサ
３６　クランク角センサ
４０　排気マニホールド
４２　外部ＥＧＲ通路
４４　ＥＧＲクーラ
４６　ＥＧＲ弁
４８　ＥＧＲクーラバイパス通路
５０　ＥＧＲ経路切替弁
５２　可変動弁機構
５４　アクセル開度センサ
５６　吸気温度センサ
６０　ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、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。
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概略構成図である。図１に示すシステムは、過給機を有するディーゼルエンジンシステムである。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単にエンジンという。）１０を備えている。図１に示すエンジン１０は、直列４気筒型であるが、本発明では、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。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の入口付近には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される新気の流量に応じた信号ＧＡを出力するエアフローメータ１８が取り付けられている。
　エアフローメータ１８の下流には、過給機２０が設けられている。過給機２０は、コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂを備えている。コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂ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２０ａはタービン２０ｂ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２０ａの下流には、コンプレッサ２０ａで圧縮された新気を冷却するためのインタークーラ２２が設けられている。インタークーラ２２の下流には、電子制御式のスロットル弁２４が設けられている。スロットル弁２４の近傍には、コンプレッサ２０ａによって過給された空気の圧力を測定するための過給圧センサ２６が取り付けられている。
　スロットル弁２４下流の吸気通路１２には、吸気マニホールド２８が設けられている。吸気マニホールド２８は、枝分かれして各気筒に接続されている。吸気通路１２の下流端には、気筒内と吸気通路１２との間を開閉する吸気弁３０が気筒毎に設けられている。
　エンジン１０の各気筒には、高圧の燃料を気筒内に直接噴射するインジェクタ３２が取り付けられている。また、エンジン１０の各気筒には、筒内圧を検出するための筒内圧センサ３４が取り付けられている。また、エンジン１０には、クランク軸の回転角に応じて信号ＣＡを出力するクランク角センサ３６が取り付けられている。
　また、排気通路１４の上流端には、気筒内と排気通路１４との間を開閉する排気弁３８が設けられている。排気弁３８下流の排気通路１４には、排気マニホールド４０が設けられている。排気通路１４は、排気マニホールド４０で合流する。合流後の排気通路１４には、過給機２０のタービン２０ｂが設けられている。また、タービン２０ｂの下流には、排気ガスを浄化するための触媒（図示省略）が配置されている。触媒としては、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒が用いられる。
　排気マニホールド４０には、吸気通路１２に向かう外部ＥＧＲ通路４２の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路４２の途中には、ＥＧＲクーラ４４が設けられている。ＥＧＲクーラ４４下流の外部ＥＧＲ通路４２には、外部ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁４６が設けられている。外部ＥＧＲ通路４２の他端は、吸気マニホールド２８に接続されている。
　さらに、外部ＥＧＲ通路４２には、ＥＧＲクーラ４４をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路４８が接続されている。ＥＧＲクーラバイパス通路４８の一端は、ＥＧＲクーラ４４よりも上流の外部ＥＧＲ通路４２又は排気マニホールド４０に接続されている。ＥＧＲクーラバイパス通路４８の他端は、ＥＧＲクーラ４４からＥＧＲ弁４６まで間の外部ＥＧＲ通路４２に接続されている。この他端には、ＥＧＲ経路切替弁５０が設けられている。
　上述の構成によれば、排気マニホールド４０を流れる排気ガスの一部を、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラ４４を通過させて、吸気マニホールド２８に導入する第１ＥＧＲ経路が形成される。また、排気マニホールド４０を流れる排気ガスの一部を、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラバイパス通路４８を通過させて、吸気マニホールド２８に導入する第２ＥＧＲ経路が形成される。そして、ＥＧＲ経路切替弁５０は、排気ガスが還流する流路を、ＥＧＲクーラ４４を通過する第１ＥＧＲ経路と、ＥＧＲクーラ４４を迂回する第２ＥＧＲ経路との間で切り替えるように構成されている。
　また、本実施形態のシステムには、各気筒における吸気弁３０の開き時期や閉じ時期を変更可能とする可変動弁機構５２が設けられている。
　本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０を備えている。ＥＣＵ６０の入力部には、上述したエアフローメータ１８、過給圧センサ２６、筒内圧センサ３４、クランク角センサ３６の他、アクセル開度ＡＡを検出するためのアクセル開度センサ５４、吸入される新気の温度を検出するための吸気温度センサ５６等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力部には、上述したスロットル弁２４、インジェクタ３２、ＥＧＲ弁４６、ＥＧＲ経路切替弁５０、可変動弁機構５２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ６０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種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。なお、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ３６の信号ＣＡから、エンジン回転数ＮＥ（単位時間当たり回転数）や、ピストンの位置によって決まる筒内容積Ｖを計算することができる。
　例えば、ＥＣＵ６０は、アクセル開度ＡＡ等に応じて目標トルクを設定し、好適なドライバビリティやエミッション性能を考慮し、燃料噴射量やＥＧＲ率の目標値を設定する。そして、ＥＣＵ６０は、燃料噴射量の目標値に応じてインジェクタ３２に燃料を噴射させる。また、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ率の目標値に応じてＥＧＲ弁４６の開度を制御する（スロットル弁２４を併用することとしてもよい。）。
　ところで、ＥＣＵ６０は、運転状態が加速状態から定常状態あるいは減速状態に移行するときには、燃料噴射量を低減する。このとき、ＥＣＵ６０は、吸気マニホールド２８や筒内の温度低下による失火、ＨＣ悪化を回避するために、排気ガスが還流する流路を、ＥＧＲクーラ４４を通過する第１ＥＧＲ経路から、ＥＧＲクーラ４４を迂回する第２ＥＧＲ経路に切り替える制御を実施する。
　しかしながら、切り替え直後は、ＥＧＲ経路切替弁５０の応答遅れなどにより、吸気マニホールド２８や気筒内の温度上昇に遅れが生じる。そのため、失火によるドライバビリティの悪化が懸念される。この課題に対して、ＥＧＲ率の目標値よりも、一時的にＥＧＲ量を減量することも考えられるが、それではエミッションが悪化してしまうという新たな問題が生じる。
［実施の形態１における特徴的制御］
　そこで、本実施形態のシステムでは、運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行し、排気ガスが還流する流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合には、吸気弁３０を早閉じする制御を実施することにより、エミッションを悪化させることなく、失火を抑制することとした。
（タイミングチャート）
　より具体的な制御の概要について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。図２に示すタイミングチャートでは、時刻ｔ０において、アクセル開度ＡＡ等に応じて、加速状態から定常あるいは減速状態に、運転状態の移行が開始される。この運転状態の移行に応じて、燃料噴射量が低減される（図２（Ａ））。さらに、時刻ｔ１において、ＥＧＲ経路切替弁５０により、外部ＥＧＲガスの流路が、ＥＧＲクーラ４４を通過する第１ＥＧＲ経路から、ＥＧＲクーラバイパス通路４８を通過しＥＧＲクーラ４４を迂回する第２ＥＧＲ経路に切り替えられる（図２（Ｂ））。
　上述したように、ＥＧＲ経路切替弁５０の応答遅れなどにより、切り替え直後は、ＥＧＲ弁４６前のＥＧＲガスの温度（図２（Ｃ））や、吸気マニホールド２８の吸気温度（図２（Ｄ））の上昇に応答遅れが生じる。
　本実施形態のシステムでは、図２（Ｆ）の破線７０に示すように、時刻ｔ１において、吸気行程での吸気弁３０の閉じ時期を下死点側に向けて進角させる。吸気弁３０の閉じ時期が下死点に近づくことにより、実圧縮比が高まることとなる。その結果、図２（Ｅ）の破線７２に示すように、燃料噴射時の筒内温度の低下が抑制される。
　一方、図２（Ｆ）に示す実線７４は、破線７０の比較対象であり、吸気弁３０の閉じ時期が進角されない従来の制御を表している。実線７４では、時刻ｔ１において、吸気弁３０の閉じ時期が進角されないため、図２（Ｅ）の実線７６に示すように燃料噴射時の筒内温度は大きく低下する。
　このように、本実施形態のシステムでは、運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行し、燃料噴射量が低減される場合には、吸気弁３０の閉じ時期を下死点側に向けて進角させることにより、燃料噴射時の筒内温度の低下を抑制することができる。
（制御ルーチン）
　図３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、まず、運転状態が、加速状態から定常あるいは減速状態に移行したか否かが判定される（ステップ１００）。例えば、単位時間あたりのアクセル開度ＡＡが上昇する場合には、ステップ１００の条件が成立しないと判定される。条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理は終了される。
　一方、ステップ１００の条件が成立する場合には、燃料噴射量が低減される（ステップ１１０）。さらに、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ経路切替弁５０を制御し、外部ＥＧＲガスの流路を切り替える（ステップ１２０）。具体的には、外部ＥＧＲガスの流路が、ＥＧＲクーラ４４を通過する第１ＥＧＲ経路から、ＥＧＲクーラバイパス通路４８を通過しＥＧＲクーラ４４を迂回する第２ＥＧＲ経路に切り替えられる。
　続いて、吸気弁３０の閉じ時期が進角される（ステップ１３０）。具体的には、ＥＣＵ６０は、可変動弁機構５２を制御して、吸気行程における吸気弁３０の閉じ時期を、下死点に向けて所定量進角させる。
　以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行し、燃料噴射量が低減される場合において、吸気弁３０の閉じ時期を下死点に向けて進角させることができる。吸気弁３０の閉じ時期を下死点に向けて進角させることで、実圧縮比を高め、内部ＥＧＲを増量させ、排気温度を上昇させて失火を回避することができる。失火を回避することでドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、図３に示すルーチンによれば、ＥＧＲ量を減量させることがないため、エミッション（ＮＯｘ）の悪化を抑制することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、エミッションの悪化を抑制しつつ、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、システム構成を、ディーゼルエンジンシステムとしているが、システム構成はこれに限定されるものではない。例えば、ガソリンエンジンシステムにおいて、運転状態に応じて燃料噴射量を低減すると共に、外部ＥＧＲガスの流路を、第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替えるものであってもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
　また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、第１ＥＧＲ経路と第２ＥＧＲ経路とを、ＥＧＲ経路切替弁５０により選択的に切り替えることとしているが、これに限定されるものではない。例えば、ＥＧＲ経路切替弁５０に代えて、第２ＥＧＲ経路を開閉する制御弁を備え、制御弁を開くことにより、第１ＥＧＲ経路と第２ＥＧＲ経路とを同時に用いるものであってもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
　尚、上述した実施の形態１においては、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラ４４からなる第１ＥＧＲ経路が前記第１の発明における「第１ＥＧＲ経路」に、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラバイパス通路４８からなる第２ＥＧＲ経路が前記第１の発明における「第２ＥＧＲ経路」に、ＥＧＲ経路切替弁５０が前記第１の発明における「ＥＧＲ経路切替弁」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁閉じ時期進角手段」が実現されている。
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
　次に、図４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に示す構成において、ＥＣＵ６０に後述する図４のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態２における特徴的制御］
　上述した実施の形態１では、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁３０の閉じ時期を所定量進角させることとした。ところで、切り替え直後は、ＥＧＲ経路切替弁５０の応答遅れなどにより、吸気マニホールド２８の吸気温度の上昇にも応答遅れが生じる。この吸気温度に生じる応答遅れを推定すれば、燃料噴射時の筒内温度を推定することが可能となり、失火を抑制するために要する吸気弁３０の閉じ時期の進角量を精度高く求めることが可能となる。
　そこで、本実施形態のシステムでは、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気マニホールド２８の吸気温度に生じる応答遅れを推定し、吸気温度に生じる応答遅れが大きいほど、吸気弁３０の閉じ時期を下死点に向けて大きく進角させることとした。
（制御ルーチン）
　図４は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ２００において、エンジン回転数、吸入空気量、新気温度、モデル入力パラメータがそれぞれ取得される。エンジン回転数は、クランク角センサ３６の信号ＣＡから算出される。吸入空気量は、エアフローメータ１８の信号ＧＡから算出される。新気温度は、吸気温度センサ５６の出力信号から算出される。また、モデル入力パラメータは、ＥＧＲ率、ＥＧＲガス温度、吸気マニホールド２８の吸気温度、ＥＧＲガス量を有する。ＥＧＲ率は、エンジン回転数や過給圧を考慮した公知のモデルから算出される。ＥＧＲガス温度及び吸気マニホールド２８の吸気温度は、公知のモデルから算出される。ＥＧＲガス量は、ＥＧＲ率と吸入空気量に基づいて算出される。
　次に、外部ＥＧＲガスの流路が、第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替わったか否かが判定される（ステップ２１０）。具体的には、図３で説明したステップ１００からステップ１２０までの処理が実施されているか否かが判定される。詳細には、運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行され、燃料噴射量が低減され、外部ＥＧＲガスの流路が、第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替えられた場合には、ステップ２１０の条件が成立すると判定される。条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理は終了される。
　ステップ２１０の条件が成立する場合には、次に、吸気マニホールド２８の吸気温度に生じる応答遅れが推定される（ステップ２２０）。ＥＣＵ６０には、ステップ２００において取得された、ＥＧＲ率、ＥＧＲガス温度、吸気マニホールド２８の吸気温度、ＥＧＲガス量を入力パラメータとし、吸気マニホールド２８の吸気温度に生じる応答遅れを出力とするモデル関数が記憶されている。このモデル関数に基づいて、図２（Ｄ）の実線７８に示すような吸気マニホールド２８の吸気温度に生じる応答遅れが推定される。応答遅れが大きいほど、吸気温度（筒内温度）の上昇が遅れることとなる（図２（Ｄ）の実線７８）。
　続いて、ステップ２３０において、燃料噴射時の筒内温度が推定される。具体的には、上記応答遅れから推定される現在の吸気温度（筒内温度）と、吸気弁３０の閉じ時期における筒内体積及び吸気管圧に基づいて、気体の状態方程式から燃料噴射時の筒内温度が算出される。
　ステップ２４０において、上記ステップ２３０で算出された燃料噴射時の筒内温度と、目標温度との差が算出される。目標温度とは、外部ＥＧＲガスの流路が第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替わった場合に、吸気マニホールド２８の吸気温度に応答遅れが生じないと仮定した場合の、燃料噴射時の筒内温度である（図２（Ｄ）の破線８０）。ＥＣＵ６０には、運転状態（エンジン回転数、吸入空気量等）に応じた目標温度を定めたマップが予め記憶されている。ＥＣＵ６０は、このマップから運転状態に応じた目標温度を取得する。
　ステップ２５０において、吸気弁３０の閉じ時期の進角量が算出される。ＥＣＵ６０には、上記ステップ２４０で算出された差が大きいほど、吸気弁３０の進角量を大きく定めた関係マップが予め記憶されている。ＥＣＵ６０は、この関係マップからステップ２４０で算出された差に応じた、吸気弁３０の閉じ時期の進角量を算出する。その後、ステップ２６０において、ステップ２５０において算出された進角量に応じて、可変動弁機構５２が制御され、吸気弁３０の閉じ時期が進角される。その後、本ルーチンの処理は終了される。
　以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気マニホールド２８の吸気温度に生じる応答遅れに応じて、吸気弁３０の閉じ時期の進角量を算出することができる。本実施形態のシステムでは、応答遅れが大きいほど、即ち、燃料噴射時の筒内温度と目標温度との差が大きいほど、吸気弁３０の閉じ時期を下死点に向けて大きく進角させる。そのため、必要に応じて実圧縮比を高めて、失火を回避することができる。失火を回避することでドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態２のシステムでは、ステップ２５０において、吸気弁３０の閉じ時期の補正値として、進角量を算出することとしている。ここで、図５に示す学習処理を加えることとしてもよい。図５に示すルーチンは、ステップ２７０～２９０が加えられている点を除いて、図４に示すルーチンと同様である。前提として、ＥＣＵ６０には、ステップ２５０で算出した進角量に基づく補正後の吸気弁３０の閉じ時期に応じた、燃料噴射時の筒内温度を求めるモデル又はマップが記憶されている。まず、ＥＣＵ６０は、このモデル又はマップから、補正後の吸気弁３０の閉じ時期に応じた、燃料噴射時の推定筒内温度を算出する（ステップ２７０）。次に、ＥＣＵ６０は、燃料噴射時の実筒内温度を取得する（ステップ２８０）。実筒内温度は、筒内圧センサ３４の出力値に基づいて算出される。推定筒内温度と実筒内温度との差から、吸気弁３０の閉じ時期の進角量のズレ（補正値）を学習する（ステップ２９０）。補正値はＥＣＵ６０に記憶される。このような学習処理を加えることで、過渡時においても、学習した補正値に応じた補正を加えることが可能となり、失火によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。
　尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「推定手段」が、上記ステップ２５０の処理を実行することにより前記第２の発明における「進角量取得手段」が、上記ステップ２６０の処理を実行することにより前記第２の発明における「吸気弁閉じ時期進角手段」が、上記ステップ２７０の処理を実行することにより前記第４の発明における「推定筒内温度取得手段」が、上記ステップ２８０の処理を実行することにより前記第４の発明における「実筒内温度取得手段」が、上記ステップ２９０の処理を実行することにより前記第４の発明における「学習手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
　次に、図６を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態３における特徴的制御］
　上述した実施の形態１では、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁３０の閉じ時期を所定量進角させることとした。しかしながら、吸気弁３０の閉じ時期を進角し、実圧縮比を上昇させることで、筒内温度が必要以上に高温となれば、燃焼温度の上昇によるスモーク発生が懸念される。
　そこで、本実施形態のシステムでは、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、燃料噴射時の筒内温度が所定の閾値以上である場合には、吸気弁３０の閉じ時期を進角させる代わりに、吸気弁３０の開き時期を進角させることとした。
（制御ルーチン）
　図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本実施形態の制御ルーチンは、図３のステップ１２０とステップ１３０の間に、ステップ３００～ステップ３２０が追加されている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３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、ステップ１２０の処理後に、燃料噴射時の筒内温度が推定される（ステップ３００）。例えば、上述した図２に示すステップ２００、２２０、２３０と同様の処理を実行することにより、燃料噴射時の筒内温度が推定される。なお、ＥＣＵ６０に、運転状態（エンジン回転数、吸入空気量等）に応じた燃料噴射時の筒内温度を定めたマップを予め記憶させておき、このマップから、簡易に燃料噴射時の筒内温度を推定することとしてもよい。
　次に、ステップ３１０において、燃料噴射時の筒内温度が閾値αよりも小さいか否かが判定される。閾値αとは、スモークが発生しない筒内温度の上限値を実験等により定めた値である。燃料噴射時の筒内温度が閾値αよりも小さい場合には、上述したステップ１３０の処理が実行され、吸気弁３０の閉じ時期が下死点に向けて所定量進角される。
　一方、燃料噴射時の筒内温度が閾値α以上である場合には、次に、ステップ３２０において、吸気行程における吸気弁３０の開き時期が所定量進角される。その後、本ルーチンの処理は終了される。
　以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、燃料噴射時の筒内温度が閾値α以上である場合には、吸気弁３０の閉じ時期を進角させる処理に代えて、吸気弁３０の開き時期を進角させることができる。吸気弁３０の閉じ時期を進角しないことにより、実圧縮比の上昇を抑制し、スモークの発生を抑制することができる。加えて、吸気弁３０の開き時期を進角させることにより、内部ＥＧＲを増量して、失火を抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態３のシステムにおいては、吸気弁３０の閉じ時期の進角量を、ステップ１３０において所定量としているが、これに限定されるものではない。上述した実施の形態２におけるステップ２００～２５０の処理を加えて、運転状態に応じた進角量を算出することとしてもよい。なお、この点は、吸気弁３０の開き時期の進角量（ステップ３２０）についても同様である。
　尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第３の発明における「筒内温度取得手段」が、上記ステップ３１０の処理を実行することにより前記第３の発明における「判定手段」が、上記ステップ３２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「吸気弁開き時期進角手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第３の発明における「吸気弁閉じ時期進角手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
　次に、図７を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ６０に後述する図７のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態４における特徴的制御］
　上述した実施の形態１では、運転状態が加速状態から定常あるいは減速状態に移行する場合に、外部ＥＧＲガスの流路を第１ＥＧＲ経路から第２ＥＧＲ経路に切り替え、吸気弁３０の閉じ時期を所定量進角させることとした。ところで、逆に、運転状態が定常あるいは減速状態から、加速状態に移行する場合には、外部ＥＧＲガスの流路が第２ＥＧＲ経路から第１ＥＧＲ経路に切り替えられる。切り替え直後には、ＥＧＲ経路切替弁５０の応答遅れなどにより、吸気マニホールドの吸気温度や筒内温度が目標温度よりも高くなるため、スモークの発生が懸念される。
　そこで、本実施形態のシステムでは、運転状態が定常あるいは減速状態から、加速状態に移行し、排気ガスが還流する流路を第２ＥＧＲ経路から第１ＥＧＲ経路に切り替える場合には、吸気弁３０を遅閉じする制御を実施することにより、エミッションの悪化を抑制することとした。
（制御ルーチン）
　図７は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。現状態として、外部ＥＧＲガスの流路は、第２ＥＧＲ経路に設定されているものとする。図７に示すルーチンでは、まず、運転状態が、定常あるいは減速状態から加速状態に移行したか否かが判定される（ステップ４００）。例えば、単位時間あたりのアクセル開度ＡＡが低下する場合には、ステップ４００の条件が成立しないと判定される。条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理は終了される。
　一方、ステップ４００の条件が成立する場合には、燃料噴射量が増量される（ステップ４１０）。さらに、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ経路切替弁５０を制御し、外部ＥＧＲガスの流路を切り替える（ステップ４２０）。具体的には、外部ＥＧＲガスの流路が、ＥＧＲクーラバイパス通路４８を通過しＥＧＲクーラ４４を迂回する第２ＥＧＲ経路から、ＥＧＲクーラ４４を通過する第１ＥＧＲ経路に切り替えられる。
　続いて、吸気弁３０の閉じ時期が遅角される（ステップ４３０）。具体的には、ＥＣＵ６０は、可変動弁機構５２を制御して、吸気行程における吸気弁３０の閉じ時期を、所定量遅角させる。
　以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、運転状態が定常あるいは減速状態から加速状態に移行し、燃料噴射量が増量される場合において、吸気弁３０の閉じ時期を遅角させることができる。吸気弁３０の閉じ時期を遅角させることで、実圧縮比を低下させて、燃料噴射時の筒内温度の上昇を抑制することができる。燃料噴射時の筒内温度の上昇を抑制することで、スモークの発生を低減し、エミッションの悪化を抑制することができる。
　ところで、上述した実施の形態４のシステムにおいては、運転状態が定常あるいは減速状態から、加速状態に移行した場合における制御ルーチンを単体で用いているが、実施の形態１で述べた、運転状態が加速状態から、定常あるいは減速状態に移行した場合における制御ルーチン（図３）と併用することとしてもよい。
　また、上述した実施の形態４のシステムにおいては、吸気弁３０の閉じ時期の遅角量を、ステップ４３０において所定量としているが、これに限定されるものではない。上述した実施の形態２におけるステップ２００～２５０に相当する処理を加えて、運転状態に応じた遅角量を算出することとしてもよい。
　尚、上述した実施の形態４においては、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラ４４からなる第１ＥＧＲ経路が前記第５の発明における「第１ＥＧＲ経路」に、外部ＥＧＲ通路４２及びＥＧＲクーラバイパス通路４８からなる第２ＥＧＲ経路が前記第５の発明における「第２ＥＧＲ経路」に、ＥＧＲ経路切替弁５０が前記第５の発明における「ＥＧＲ経路切替弁」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ６０が、上記ステップ４３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸気弁閉じ時期遅角手段」が実現されている。

Claims (5)

  1. 　排気通路を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラを通過させて吸気通路に導入する第１ＥＧＲ経路と、
    　前記排気通路を流れる排気ガスを、前記ＥＧＲクーラを迂回させて前記吸気通路に導入する第２ＥＧＲ経路と、
    　排気ガスが還流する流路を、前記第１ＥＧＲ経路と前記第２ＥＧＲ経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁と、
    　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させる吸気弁閉じ時期進角手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、前記吸気通路の吸気温度に生じる応答遅れを推定する推定手段と、
    　前記推定手段により推定される応答遅れが大きいほど、大きな進角量を取得する進角量取得手段と、を更に備え、
    　前記吸気弁閉じ時期進角手段は、排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合に、前記進角量に応じて、前記吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させること、
    　を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　筒内温度を取得する筒内温度取得手段と、
    　前記筒内温度取得手段により取得された筒内温度が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
    　排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、前記筒内温度が閾値以上である場合に、前記吸気弁の開き時期を進角させる吸気弁開き時期進角手段と、を更に備え、
    　前記吸気弁閉じ時期進角手段は、排気ガスが還流する流路を前記第２ＥＧＲ経路に切り替える場合であって、前記筒内温度が閾値よりも小さい場合に、前記吸気弁の閉じ時期を下死点に向けて進角させること、
    　を特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記進角量取得手段により取得された進角量に応じた、燃料噴射時の推定筒内温度を取得する推定筒内温度取得手段と、
    　前記燃料噴射時の実筒内温度を取得する実筒内温度取得手段と、
    　前記推定筒内温度と前記実筒内温度との差に基づいて、前記吸気弁の閉じ時期の補正値を学習する学習手段と、
    　を更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　排気通路を流れる排気ガスを、ＥＧＲクーラを通過させて吸気通路に導入する第１ＥＧＲ経路と、
    　前記排気通路を流れる排気ガスを、前記ＥＧＲクーラを迂回させて前記吸気通路に導入する第２ＥＧＲ経路と、
    　排気ガスが還流する流路を、前記第１ＥＧＲ経路と前記第２ＥＧＲ経路との間で切り替え可能なＥＧＲ経路切替弁と、
    　排気ガスが還流する流路を前記第１ＥＧＲ経路に切り替える場合に、吸気弁の閉じ時期を遅角させる吸気弁閉じ時期遅角手段と、
    　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
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