WO2017046947A1 - 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法 Download PDF

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濱本　高行
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method.
  • JP2012-47093A discloses that an intake throttle valve is provided upstream of the connection portion of the EGR passage in the intake passage, and further a pressure sensor for detecting the pressure in the vicinity of the connection portion of the EGR passage is provided. Then, feedback control is performed to manipulate the intake throttle valve opening so that the pressure detected via the pressure sensor becomes a predetermined target value slightly lower than the atmospheric pressure. Thus, EGR gas is introduced from the EGR passage into the intake passage.
  • the intake throttle valve opening is operated according to the pressure detected by the pressure sensor, it is necessary to use a highly accurate pressure sensor, which increases the cost accordingly. If a pressure sensor with low accuracy is used, the controllability of the intake throttle valve opening is lowered due to its low resolution. In order to reliably introduce EGR gas under such circumstances, the differential pressure between the exhaust passage and the intake passage must be set and controlled to be larger than required. In that case, since the amount of intake throttle by the intake throttle valve also increases, the pumping loss also increases. And the generation of pumping loss has a problem that the output of the internal combustion engine is reduced.
  • An object of the present invention is to appropriately introduce EGR gas while suppressing a decrease in output.
  • the internal combustion engine includes an intake passage of the internal combustion engine, an exhaust passage of the internal combustion engine, and an EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage.
  • the internal combustion engine is provided on the downstream side of the connection portion with the EGR passage in the intake passage, and is upstream of the connection portion with the throttle valve that controls the amount of intake air flowing into the internal combustion engine and the connection portion with the EGR passage in the intake passage.
  • An intake throttle valve provided on the side. In the control device for the internal combustion engine, the opening degree of the intake throttle valve is determined based on the intake air amount.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of the internal combustion engine system.
  • FIG. 2 is a flowchart of admission valve control.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of an equal air amount line of the target intake air amount.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the target intake air amount and the admission valve opening.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the opening of the admission valve.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of the internal combustion engine system.
  • the internal combustion engine 100 includes a turbocharger 7.
  • the turbocharger 7 includes a compressor 7a and a turbine 7b connected by a shaft 7c.
  • the compressor 7 a is disposed in the intake passage 51 a of the internal combustion engine 100.
  • the turbine 7 b is disposed in the exhaust passage 52 a of the internal combustion engine 100. Thereby, when the turbine 7b is rotated by the exhaust energy of the internal combustion engine 100, the compressor 7a is also rotated, and the intake air is pumped to the downstream side.
  • the internal combustion engine 100 includes a crank angle sensor 37.
  • the crank angle sensor 37 detects a crank angle in the internal combustion engine 100.
  • the crank angle sensor 37 is connected to the controller 50, and the controller 50 can acquire the crank angle of the internal combustion engine 100. Thereby, the controller 50 can obtain
  • an electronic control throttle 41 is provided in the intake passage 51a of the internal combustion engine 100 on the downstream side of the compressor 7a, and the throttle opening is controlled by the controller 50.
  • a collector tank 46 is provided further downstream of the electronic control throttle 41.
  • An air cooler 31 a is provided in the collector tank 46. The air cooler 31a is connected to a pump 31b that circulates cooling water and a sub-radiator 31c, and these constitute a water-cooled intercooler.
  • the recirculation passage 34 branches off from the intake passage 51b and is connected to the intake passage 51a.
  • the recirculation passage 34 bypasses the compressor 7a.
  • a recirculation valve 33 is provided in the recirculation passage 34, and its opening / closing is controlled by the controller 50. By controlling the opening and closing of the recirculation valve 33, the boost pressure downstream of the compressor 7a is adjusted so as not to become too high.
  • an air flow meter 38 is provided in the intake passage 51b on the upstream side of the compressor 7a.
  • the air flow meter 38 is connected to the controller 50. Then, the controller 50 acquires the amount of intake air that passes through the intake passage 51b.
  • the exhaust passage 52a is provided with a bypass passage that bypasses the turbine 7b.
  • a waste gate valve 19 for controlling the opening and closing of the bypass passage is provided.
  • the waste gate valve 19 is controlled to be opened and closed by the controller 50.
  • the exhaust passage 52b is provided with exhaust catalysts 44 and 45 for exhaust purification.
  • a three-way catalyst or the like is used for the exhaust catalysts 44 and 45.
  • the intake passage 51 b and the exhaust passage 52 b are connected via an EGR passage 53.
  • An EGR cooler 43 is provided in the EGR passage 53.
  • the EGR passage 53 is provided with an EGR valve 42.
  • the EGR valve 42 is connected to the controller 50. Then, the opening degree of the EGR valve 42 is controlled by the controller 50 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 100.
  • an admission valve (corresponding to an intake throttle valve, which may be expressed as “ADM / V” in the drawings) 39 is provided between the connection portion with the EGR passage 53 and the air flow meter 38. It is done.
  • the opening and closing of the admission valve 39 is controlled by the controller 50 to create a differential pressure between the intake passage 51b and the exhaust passage 52b.
  • the differential pressure facilitates the introduction of EGR gas from the exhaust passage 52b to the intake passage 51b.
  • the admission valve 39 is fully open in its default state, and is operated in the closing direction by being controlled by the controller 50.
  • the admission valve 39 is exclusively used for controlling the intake passage 51b to have a negative pressure as compared with the exhaust passage 52b.
  • the EGR valve 42 is exclusively used for EGR gas introduction control. The control of the EGR valve 42 is performed according to a map indicating the opening degree of the EGR valve 42 with respect to a map of the rotational speed and load of the internal combustion engine 100.
  • the controller 50 reads outputs from the above-described various sensors and other sensors (not shown), and controls ignition timing, air-fuel ratio, and the like based on these outputs.
  • the controller 10 performs admission valve control described later.
  • FIG. 2 is a flowchart of admission valve control. This control routine is executed by the controller 50. This routine is repeatedly executed at intervals as short as about 10 milliseconds, for example.
  • the controller 50 determines whether or not the admission valve 39 is normal (S1).
  • the case where the admission valve 39 is not normal is, for example, a case where the butterfly valve of the admission valve 39 is stuck at a specific position.
  • the controller 50 does not permit the operation of the EGR valve 42 in step S7. Further, the controller 50 fully opens the admission valve 39 in step S7.
  • a method of setting a value for prohibiting the operation to a flag for prohibiting the operation of the EGR valve 42 may be employed.
  • step S2 the controller 50 determines whether or not the current operating state is the EGR region (S2).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of an equal air amount curve of the target intake air amount.
  • the horizontal axis represents the internal combustion engine rotational speed
  • the vertical axis represents the internal combustion engine load.
  • the output characteristics of the internal combustion engine 100 are indicated by a solid line, and the EGR region is surrounded by a broken line.
  • the EGR region is a region where the EGR valve 42 is operated and EGR gas can be introduced from the exhaust passage 52b to the intake passage 51b.
  • an equal air amount curve of the target intake air amount is shown in a part of the EGR region.
  • the boundary line with the new air volume influence area is indicated by a one-dot chain line.
  • the region on the upper right side of the alternate long and short dash line is the fresh air amount influence region.
  • the admission valve 39 is controlled to the closed side, so that a moderate negative pressure is generated in the intake passage 51b compared to the exhaust passage 52b. It is an area that can be.
  • the admission valve 39 is controlled to the closed side, the fresh air amount influencing area is an area in which the pumping loss due to the admission valve 39 is large, and the reduction in the fresh air introduction amount is significantly affected.
  • the controller 50 acquires the rotational speed of the internal combustion engine 100 and the load of the internal combustion engine 100, and determines whether or not the current operation state is within the EGR region shown in FIG. Thus, the reason why it is determined whether or not the current operating state is within the EGR region is that the control to close the admission valve 39 is executed only in a part of the EGR region.
  • the controller 50 can obtain the rotational speed of the internal combustion engine 100 based on a signal from the crank angle sensor 37. Further, the controller 50 can obtain the load of the internal combustion engine 100 based on a depression amount of an accelerator pedal (not shown).
  • step S7 when it determines with it not being an EGR area
  • the controller 50 determines whether or not the target intake air amount is equal to or less than the set air amount (S3).
  • the target intake air amount is calculated according to the rotation speed of the internal combustion engine 100 and the load of the internal combustion engine 100.
  • the load of the internal combustion engine 100 may be estimated according to the throttle opening.
  • the set air amount is an air amount indicated by a one-dot chain line that is a boundary line with the fresh air amount influence region shown in FIG. Specifically, the set air amount is that if the target intake air amount increases more than this, if the intake throttle is performed by the admission valve 39, the effect of the pumping loss becomes large, which affects the amount of fresh air introduced.
  • the controller 50 determines whether or not the target intake air amount is equal to or less than the set air amount. Then, the admission valve 39 is fully opened according to the result (step S6 described later), or the opening of the admission valve 39 is determined according to the target intake air amount (step S4 described later).
  • step S3 when the target intake air amount is not less than or equal to the set air amount, the controller 50 gives a default instruction to the admission valve 39 (S6).
  • the controller 50 turns off the power supply to the admission valve 39 and fully opens the admission valve 39.
  • the controller 50 instructs the EGR valve 42 to permit operation.
  • a method for instructing the EGR valve 42 to permit the operation for example, there is a method of setting a value that does not prohibit the operation of the EGR valve 42 to a flag that prohibits the operation of the EGR valve 42. In this case, the introduction of the EGR gas is controlled only by controlling the EGR valve 42 after the admission valve 39 is fully opened.
  • the controller 50 determines the target opening degree of the admission valve 39 (S4).
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the target intake air amount and the admission valve opening.
  • the horizontal axis is the target intake air amount
  • the vertical axis is the target opening of the admission valve 39.
  • the target opening of the admission valve 39 is indicated by a solid line.
  • the target opening of the admission valve 39 is fully opened when the target intake air amount is from zero to less than Q1. Further, when the target intake air amount is Q1, the target opening degree of the admission valve 39 is set to O1. Further, the target opening of the admission valve 39 monotonously increases to O2 until the target intake air amount reaches Q2. When the target intake air amount exceeds Q2, the target opening of the admission valve 39 is fully opened again.
  • Q1 is the minimum target intake air amount in the EGR region.
  • O1 is the opening of the admission valve 39 that obtains a differential pressure for realizing the target EGR rate in the target intake air amount Q1.
  • Q2 is the maximum target intake air amount that can be tolerated with little deterioration in fuel consumption due to pumping loss caused by moving the admission valve in the closing direction and a decrease in output due to new air amount suppression.
  • O2 is the opening of the admission valve 39 for obtaining a differential pressure for realizing the target EGR rate in the target intake air amount Q2.
  • the reason why the target opening of the admission valve 39 is partially discontinuous is as follows. First, when the target intake air amount is from zero to less than Q1, the operating state of the internal combustion engine 100 is not in the EGR region. As described above, the control of the admission valve 39 to the closed side is performed only in a part of the EGR region. Therefore, when the operating state of the internal combustion engine 100 is not in the EGR region, the target opening of the admission valve 39 is fully opened. On the other hand, when the target intake air amount is Q1 or more and Q2 or less, the exhaust pressure increases as the target intake air amount increases, and it becomes easier to obtain the differential pressure between the exhaust passage 52b and the intake passage 51b without using the admission valve 39. Therefore, the opening degree of the admission valve 39 increases monotonously.
  • the target intake air amount Q1 corresponds to an equal air amount line having the smallest air amount among the equal air amount lines shown in FIG.
  • the target opening of the admission valve 39 corresponding to the target intake air amount is set in order to create a differential pressure for introducing EGR gas from the exhaust passage 52b to the intake passage 51b.
  • the target intake air amount Q2 corresponds to a one-dot chain line equal air amount line indicating a new air amount influence region in the equal air amount line shown in FIG. Therefore, in a region where the target intake air amount is larger than Q2, it is preferable to set the target opening of the admission valve 39 to fully open in order to keep the pumping loss low.
  • the target opening of the admission valve 39 becomes discontinuous at the boundary where the target intake air amount is Q1. Further, the target opening of the admission valve 39 is discontinuous at the boundary of the target intake air amount Q2.
  • the controller 50 acquires the target intake air amount when determining the target opening of the admission valve 39.
  • the target intake air amount is obtained by acquiring a required load based on a depression amount of an accelerator pedal (not shown) and searching for a target intake air amount corresponding to the required load on a map (not shown).
  • the target opening degree of the admission valve 39 is obtained from the map of FIG.
  • the controller 50 controls the admission valve 39 so that the calculated target opening is obtained (S5).
  • the opening / closing degree of the admission valve 39 is controlled according to the target intake air amount, and a differential pressure for introducing the EGR gas from the exhaust passage 52b to the intake passage 51b can be created.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the opening of the admission valve.
  • the horizontal axis represents the internal combustion engine rotation speed
  • the vertical axis represents the internal combustion engine load.
  • the output characteristic of the internal combustion engine 100 is indicated by a solid line
  • the EGR region is indicated by a broken line.
  • an area described as “ADM / V OPEN” is an area where the admission valve 39 is fully opened.
  • the region where the admission valve 39 is controlled to the closed side is a region in the EGR region and at the lower left of the one-dot chain line indicated as ADM / V OPEN (def).
  • ADM / V OPEN def
  • the opening of the admission valve 39 an opening A, an opening B, and an opening C are shown.
  • the opening B is larger than the opening C, and the opening A is larger than the opening B.
  • the opening degree of the admission valve 39 in FIG. 5 matches the equal air amount line of the target intake air amount in FIG. This means that the target opening degree of the admission valve 39 is determined by the target intake air amount. For example, even when the rotational speeds of the internal combustion engine 100 are different, it means that the target opening of the admission valve 39 is set to be equal when the target intake air amount is equal.
  • the opening degree of the admission valve 39 is determined based on the target intake air amount. Assume that in order to create a negative pressure in the intake passage 51b, a pressure sensor is provided in the intake passage 51b to measure the pressure, and the admission valve 39 is controlled by feeding back the measurement result. If the admission valve 39 is to be controlled based on the value of the pressure sensor in a situation where a small differential pressure must be created between the intake passage 51b and the exhaust passage 52b, a pressure sensor having extremely high accuracy is required. . That is, the resolution of the pressure sensor must be higher than the differential pressure created by the control of the admission valve 39.
  • the controllability of the admission valve 39 is lowered due to its low resolution.
  • the differential pressure between the exhaust passage 52b and the intake passage 51b must be set and controlled to be larger than required. In that case, since the intake throttle amount by the admission valve 39 is also increased, the pumping loss is also increased. The occurrence of pumping loss causes a decrease in the output of the internal combustion engine.
  • the admission valve 39 can be controlled based on the target intake air amount, so that the differential pressure between the exhaust passage 52b and the intake passage 51b is set to be larger than required and controlled. It does not have to be. Therefore, an appropriate amount can be set for the intake throttle amount by the admission valve 39, and the occurrence of pumping loss can be minimized. Then, EGR gas can be appropriately introduced into the intake passage 51b while suppressing a decrease in the output of the internal combustion engine.
  • the controller 50 of the internal combustion engine 100 has a target intake air amount as information in advance corresponding to the required load. Therefore, the admission valve 39 can be easily controlled as long as the map showing the relationship between the target intake air amount and the admission valve 39 is provided. Further, since the opening degree of the admission valve 39 can be directly controlled based on the target intake air amount, higher controllability can be ensured than when the measurement result of the pressure sensor is fed back and controlled.
  • the target intake air amount is determined by the rotational speed of the internal combustion engine 100 and the load of the internal combustion engine 100.
  • the target intake air amount is represented by an iso-air amount line as shown in FIG. Since the equal air amount line can be obtained from the rotational speed of the internal combustion engine 100 and the load of the internal combustion engine 100, the target intake air amount can be obtained from the rotational speed of the internal combustion engine 100 and the load of the internal combustion engine 100.
  • the opening degree of the admission valve 39 is also set to the same opening degree. For example, if the target intake air amount is the same, even if the rotational speed of the internal combustion engine 100 is different, the opening degree of the admission valve 39 is the same. This is because, as shown in FIGS. 3 and 5, the opening degree of the admission valve 39 is determined along the equal air amount line. That is, if the target intake air amount is the same, the opening degree of the admission valve 39 can be made the same.
  • the admission valve 39 when the target intake air amount in the internal combustion engine 100 is larger than the predetermined intake air amount, the admission valve 39 is fully opened. Since the admission valve 39 is provided in the intake passage, if the volume flow rate increases, air resistance is generated, which may cause a pumping loss. Such a pumping loss may cause deterioration in fuel consumption and output. However, in the present embodiment, as described above, when the target intake air amount in the internal combustion engine 100 is equal to or greater than the predetermined intake air amount, the admission valve 39 is fully opened, so that the pumping loss is reduced, the fuel consumption is deteriorated, and Output reduction can be suppressed.
  • the EGR valve 42 is closed and the admission valve 39 is fully opened outside the EGR region.
  • the opening degree of the admission valve 39 is controlled in the EGR region where EGR gas is introduced into the intake passage 51b. Therefore, when the admission valve 39 is fully opened outside the EGR region, driving loss due to the admission valve 39 can be reduced, and fuel consumption can be improved.
  • the opening degree of the admission valve 39 is determined based on a map (FIG. 4) representing the relationship between the target intake air amount in the internal combustion engine 100 and the opening degree of the admission valve 39.
  • the opening of the admission valve 39 is determined based on the target intake air amount here, it may be determined based on the actual intake air amount.
  • the opening degree of the admission valve 39 is determined based on the actual intake air amount
  • the opening degree of the admission valve 39 is determined based on the intake air amount acquired from the air flow meter-38. In this case, the opening degree of the admission valve 39 is controlled based on the map according to FIG.

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Abstract

内燃機関は、内燃機関の吸気通路と、内燃機関の排気通路と、吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、を備える。また、内燃機関は、吸気通路においてＥＧＲ通路との接続部よりも下流側に設けられ、内燃機関に流入する吸入空気量を制御するスロットル弁と、吸気通路においてＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられた吸気絞り弁と、を備える。そして、内燃機関の制御装置において、吸気絞り弁の開度は吸入空気量に基づいて決定される。

Description

内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法
　本発明は、内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。
　ＪＰ２０１２－４７０９３Ａには、吸気通路におけるＥＧＲ通路の接続箇所よりも上流側に吸気絞り弁を設け、さらに、ＥＧＲ通路の接続箇所付近の圧力を検出する圧力センサを設けることが開示されている。そして、圧力センサを介して検出される圧力が大気圧よりもやや低い所定の目標値となるように、吸気絞り弁開度を操作するフィードバック制御を行う。これにより、ＥＧＲ通路から吸気通路にＥＧＲガスを導入する。
　上記の手法であると、圧力センサで検出された圧力に応じて吸気絞り弁開度を操作するため、精度の高い圧力センサを用いる必要があり、その分コスト増となる。仮に、精度の低い圧力センサを用いた場合、その分解能の低さから吸気絞り弁開度の制御性が低くなる。このような状況下で確実にＥＧＲガスを導入しようとすれば、排気通路と吸気通路との間の差圧が要求より大きくなるように設定して制御せざるを得ない。その場合、吸気絞り弁による吸気絞り量も大きくなるためポンピングロスも大きくなる。そして、ポンピングロスの発生は内燃機関の出力の低下を招くという問題がある。
　本発明の目的は、出力低下を抑制しつつ適切にＥＧＲガスを導入することである。
　本発明のある態様によれば、内燃機関は、内燃機関の吸気通路と、内燃機関の排気通路と、吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、を備える。また、内燃機関は、吸気通路においてＥＧＲ通路との接続部よりも下流側に設けられ、内燃機関に流入する吸入空気量を制御するスロットル弁と、吸気通路においてＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられた吸気絞り弁と、を備える。そして、内燃機関の制御装置において、吸気絞り弁の開度は吸入空気量に基づいて決定される。
図１は、内燃機関システムの全体構成の説明図である。 図２は、アドミッションバルブ制御のフローチャートである。 図３は、目標吸入空気量の等空気量線の説明図である。 図４は、目標吸入空気量とアドミッションバルブ開度との関係を示す図である。 図５は、アドミッションバルブの開度の説明図である。
　以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、内燃機関システムの全体構成の説明図である。内燃機関１００は、ターボ式過給機７を備える。ターボ式過給機７は、シャフト７ｃで接続されたコンプレッサ７ａとタービン７ｂを備える。コンプレッサ７ａは内燃機関１００の吸気通路５１ａに配設される。タービン７ｂは内燃機関１００の排気通路５２ａに配設される。これにより、タービン７ｂが内燃機関１００の排気エネルギにより回転すると、コンプレッサ７ａも回転し、吸入空気を下流側に圧送する。
　また、内燃機関１００は、クランク角センサ３７を備える。クランク角センサ３７は、内燃機関１００におけるクランク角を検出する。クランク角センサ３７はコントローラ５０に接続され、コントローラ５０は内燃機関１００のクランク角を取得することができる。これによりコントローラ５０は、例えば、内燃機関１００の回転速度を求めることができる。
　また、コンプレッサ７ａの下流側における内燃機関１００の吸気通路５１ａには、電子制御スロットル４１が設けられ、コントローラ５０によってスロットル開度が制御される。また、電子制御スロットル４１のさらに下流にはコレクタタンク４６が設けられる。コレクタタンク４６内には、空気冷却器３１ａが設けられる。空気冷却器３１ａには、冷却水を循環させるポンプ３１ｂとサブラジエータ３１ｃが接続され、これらで水冷インタークーラを構成する。
　吸気通路５１ｂからはリサーキュレーション通路３４が分岐し吸気通路５１ａに接続する。リサーキュレーション通路３４は、コンプレッサ７ａをバイパスする。リサーキュレーション通路３４には、リサーキュレーションバルブ３３が設けられ、その開閉がコントローラ５０によって制御される。リサーキュレーションバルブ３３の開閉が制御されることによって、コンプレッサ７ａの下流の過給圧が高くなりすぎないように調整される。
　また、コンプレッサ７ａの上流側の吸気通路５１ｂにはエアフローメータ３８が設けられる。エアフローメータ３８は、コントローラ５０に接続される。そして、コントローラ５０は吸気通路５１ｂを通過する吸気量を取得する。
　排気通路５２ａには、タービン７ｂをバイパスするバイパス通路が設けられる。そして、このバイパス通路の開閉を制御するウェストゲートバルブ１９が設けられている。ウェストゲートバルブ１９は、コントローラ５０によって、その開閉が制御される。
　排気通路５２ｂには、排気浄化用の排気触媒４４、４５が設けられる。排気触媒４４、４５には三元触媒等が用いられる。
　吸気通路５１ｂと排気通路５２ｂは、ＥＧＲ通路５３を介して接続される。ＥＧＲ通路５３にはＥＧＲクーラー４３が設けられる。また、ＥＧＲ通路５３には、ＥＧＲバルブ４２が設けられる。ＥＧＲバルブ４２は、コントローラ５０に接続される。そして、内燃機関１００の運転条件に応じて、コントローラ５０によりＥＧＲバルブ４２の開度が制御される。
　排気通路５２ｂにおいて、ＥＧＲ通路５３との接続部とエアフローメータ３８との間にはアドミッションバルブ（吸気絞り弁に相当、図面等において「ＡＤＭ／Ｖ」と表されることがある）３９が設けられる。アドミッションバルブ３９はコントローラ５０によってその開閉が制御され、吸気通路５１ｂと排気通路５２ｂとの間に差圧を作り出す。そして、この差圧によって、排気通路５２ｂから吸気通路５１ｂにＥＧＲガスを導入しやすくする。なお、アドミッションバルブ３９は、そのデフォルト状態において全開であり、コントローラ５０によって制御されることにより閉方向に操作される。
　なお、アドミッションバルブ３９は排気通路５２ｂに比して吸気通路５１ｂを負圧にする制御に専従する。一方、ＥＧＲバルブ４２はＥＧＲガスの導入制御に専従する。ＥＧＲバルブ４２の制御は、内燃機関１００の回転数と負荷とのマップに対するＥＧＲバルブ４２開度を示すマップに応じて行われる。
　コントローラ５０は、前述の各種センサ及び図示しないその他のセンサからの出力を読み込み、これらに基づいて点火時期、空燃比等の制御を行う。また、コントローラ１０は、後述するアドミッションバルブ制御を行う。
　図２は、アドミッションバルブ制御のフローチャートである。この制御ルーチンは、コントローラ５０によって、実行される。本ルーチンは、例えば、１０ミリ秒程度の短い間隔で繰り返し実行される。
　コントローラ５０は、アドミッションバルブ３９が正常か否かについて判定する（Ｓ１）。アドミッションバルブ３９が正常でない場合とは、例えば、アドミッションバルブ３９のバタフライバルブが特定の位置で固着してしまっている場合などである。
　そして、アドミッションバルブ３９が正常でない場合、コントローラ５０はステップＳ７において、ＥＧＲバルブ４２の動作を許可しないこととする。また、コントローラ５０は、ステップＳ７において、アドミッションバルブ３９を全開にする。ＥＧＲバルブ４２の動作を許可しないようにするためには、例えば、ＥＧＲバルブ４２の動作を禁止するフラグに動作を禁止する値を設定するなどの手法を採用することができる。
　一方、ステップＳ１においてアドミッションバルブ３９が正常である場合には、コントローラ５０は、現在の運転状態がＥＧＲ領域であるか否かについて判定する（Ｓ２）。
　図３は、目標吸入空気量の等空気量線の説明図である。図３のグラフにおいて、横軸は内燃機関回転速度であり、縦軸は内燃機関負荷である。図３には、内燃機関１００の出力特性が実線で示されるとともに、ＥＧＲ領域が破線で囲われて示されている。ＥＧＲ領域とは、ＥＧＲバルブ４２が操作され、排気通路５２ｂから吸気通路５１ｂへＥＧＲガスを導入可能とする領域である。
　また、ＥＧＲ領域の一部において目標吸入空気量の等空気量線が示されている。また、新気量影響域との境界線が一点鎖線で示されている。ＥＧＲ領域のうち、一点鎖線よりも右斜め上の領域が新気量影響域である。図３において目標吸入空気量の等空気量線が示された領域は、アドミッションバルブ３９を閉側に制御することで、排気通路５２ｂに比して吸気通路５１ｂに適度な負圧を生じさせることができる領域である。一方、新気量影響域は、仮にアドミッションバルブ３９を閉側に制御したとすれば、アドミッションバルブ３９によるポンピングロスが大きく、新気導入量の減少に顕著に影響を及ぼす領域である。
　コントローラ５０は、内燃機関１００の回転速度と内燃機関１００の負荷を取得し、これらから現在の運転状態が図３に示されるＥＧＲ領域内であるか否かを判定する。このように、現在の運転状態がＥＧＲ領域内であるか否かを判定するのは、アドミッションバルブ３９の閉側への制御がＥＧＲ領域の一部の領域でのみ実行されるためである。なお、コントローラ５０は、内燃機関１００の回転速度をクランク角センサ３７からの信号に基づいて得ることができる。また、コントローラ５０は、内燃機関１００の負荷を不図示のアクセルペダルの踏み込み量に基づいて得ることができる。
　そして、ステップＳ２においてＥＧＲ領域ではないと判定された場合、コントローラ５０はステップＳ７を実行する。ステップＳ７の動作については既述であるので、説明を省略する。
　一方、ステップＳ２においてＥＧＲ領域であると判定された場合、コントローラ５０は、目標吸入空気量が設定空気量以下か否かについて判定する（Ｓ３）。目標吸入空気量は、内燃機関１００の回転速度と内燃機関１００の負荷に応じて算出する。内燃機関１００の負荷はスロットル開度に応じて推定してもよい。ここで、設定空気量とは、図３に示された新気量影響域との境界線である一点鎖線で示された空気量である。具体的には、設定空気量とは、これ以上に目標吸入空気量が増加した場合、アドミッションバルブ３９による吸気絞りを行うとポンピングロスの影響が大きくなり、新気導入量に影響を及ぼしてしまう（即ち、吸気絞りを行っても新気導入量に影響が及ばない最大の）吸入空気量である。特に、ターボ式過給機７を用いる場合には、より多くの空気を吸入することが望ましい。そのため、本実施形態では、ターボ式過給機７を用いた場合であっても、新気導入量に影響を及ぼしにくい設定空気量が設定されることになる。
　図３の目標吸入空気量の等空気量線において、右上の等空気量線ほどその空気量は大きい。目標吸入空気量が少ないうちは、電子制御スロットル４１の開度も大きくなく、吸入空気量自体が多くない。このように、吸入空気量自体が多くないため、アドミッションバルブ３９を閉側にしてもさほど吸入空気の抵抗にはならない。よって、目標吸入空気量が少ないうちは、アドミッションバルブ３９を閉側に設定することができるのである。
　しかしながら、目標吸入空気量が多くなり電子制御スロットル４１の開度も大きくなると、吸入空気量増大のため、アドミッションバルブ３９を閉側に設定すると大きなポンピングロスが発生する。一方、吸入空気量増大のためアドミッションバルブ３９を全開にしておけば内燃機関１００の回転速度も高まり、ターボ式過給機７の回転速度も高まる。その結果、排気圧を高めることができ、アドミッションバルブ３９を全開にしたとしても、ＥＧＲ領域において排気通路５２ｂから吸気通路５１ｂにＥＧＲガスを導入することができるのである。よって、目標吸入空気量が設定空気量を超えた場合、アドミッションバルブ３９を全開にしたほうがよいことになる。
　そのため、コントローラ５０は、目標吸入空気量が設定空気量以下か否かについて判定する。そして、その結果に応じてアドミッションバルブ３９を全開にしたり（後述するステップＳ６）、目標吸入空気量に応じてアドミッションバルブ３９の開度を決定したりするのである（後述するステップＳ４）。
　ステップＳ３において、目標吸入空気量が設定空気量以下ではない場合、コントローラ５０は、アドミッションバルブ３９に対してデフォルト指示をする（Ｓ６）。デフォルト指示において、コントローラ５０は、アドミッションバルブ３９への電源供給をオフにし、アドミッションバルブ３９を全開にする。また、コントローラ５０は、ＥＧＲバルブ４２に対して動作許可の指示をする。ＥＧＲバルブ４２に対して動作許可の指示をする手法としては、例えば、ＥＧＲバルブ４２の動作を禁止するフラグにＥＧＲバルブ４２の動作を禁止しない値を設定するなどの手法がある。この場合、アドミッションバルブ３９は全開にされた上で、ＥＧＲバルブ４２の制御のみでＥＧＲガスの導入が制御されることになる。
　一方、ステップＳ３において、目標吸入空気量が設定空気量以下の場合、コントローラ５０は、アドミッションバルブ３９の目標開度を決定する（Ｓ４）。
　図４は、目標吸入空気量とアドミッションバルブ開度との関係を示す図である。図４のグラフにおいて、横軸は目標吸入空気量であり、縦軸はアドミッションバルブ３９の目標開度である。そして、図４において実線で示されているのがアドミッションバルブ３９の目標開度である。
　本実施形態では、図４に示されるように目標吸入空気量がゼロからＱ１未満においてアドミッションバルブ３９の目標開度は全開とされる。また、目標吸入空気量がＱ１においてアドミッションバルブ３９の目標開度がＯ１に設定される。また、目標吸入空気量がＱ２に至るまでアドミッションバルブ３９の目標開度はＯ２まで単調的に増加する。そして、目標吸入空気量がＱ２を超えるとアドミッションバルブ３９の目標開度は再び全開とされる。
　Ｑ１はＥＧＲ領域における最小の目標吸入空気量である。そして、Ｏ１は目標吸入空気量Ｑ１における目標ＥＧＲ率を実現するための差圧を得るアドミッションバルブ３９の開度である。また、Ｑ２はアドミッションバルブを閉じる方向に動かすことによるポンピングロスによる燃費悪化や新気量抑制による出力低下が小さく許容できる最大の目標吸入空気量である。そして、Ｏ２は、目標吸入空気量Ｑ２における目標ＥＧＲ率を実現するための差圧を得るアドミッションバルブ３９の開度である。
　このように、アドミッションバルブ３９の目標開度が一部不連続となるのは次のような理由からである。まず、目標吸入空気量がゼロからＱ１未満では、内燃機関１００の運転状態がＥＧＲ領域に入っていない。前述のように、アドミッションバルブ３９の閉側への制御はＥＧＲ領域の一部の領域でのみ行われるものである。よって、内燃機関１００の運転状態がＥＧＲ領域に入っていないときには、アドミッションバルブ３９の目標開度は全開とされる。一方、目標吸入空気量がＱ１以上Ｑ２以下では、目標吸入空気量が増えるほど排気圧力が高くなり、アドミッションバルブ３９を用いなくても排気通路５２ｂと吸気通路５１ｂとの差圧を得やすくなるため、アドミッションバルブ３９の開度は単調的に増加することになる。
　目標吸入空気量がＱ１未満のときはＥＧＲ領域外である。目標吸入空気量Ｑ１は、図３に示される等空気量線のうち最も空気量が少ない等空気量線に相当する。このＱ１未満のときは、アドミッションバルブ３９の目標開度を全開に設定することが望ましい。
　目標吸入空気量がＱ１以上Ｑ２以下では、排気通路５２ｂから吸気通路５１ｂへとＥＧＲガスを導入する差圧を作り出すために、目標吸入空気量に対応したアドミッションバルブ３９の目標開度が設定される。
　目標吸入空気量がＱ２より大きくなると、前述の図３において説明した新気量影響域となる。つまり、目標吸入空気量Ｑ２は、図３に示される等空気量線のうち新気量影響域を示す一点鎖線の等空気量線に相当する。そのため、目標吸入空気量がＱ２よりも大きい領域では、ポンピングロスを低く抑えるために、アドミッションバルブ３９の目標開度を全開に設定することが好ましい。
　以上のことから、アドミッションバルブ３９の目標開度は、目標吸入空気量がＱ１の境界において不連続となる。また、アドミッションバルブ３９の目標開度は、目標吸入空気量Ｑ２の境界において不連続となる。
　コントローラ５０は、アドミッションバルブ３９の目標開度を決定するに際し、目標吸入空気量を取得する。目標吸入空気量は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求負荷を取得し、この要求負荷に対応する目標吸入空気量が不図示のマップで検索されることにより得られる。
　そして、得られた目標吸入空気量に基づいて図４のマップからアドミッションバルブ３９の目標開度が求められる。
　次に、コントローラ５０は、求められた目標開度となるようにアドミッションバルブ３９を制御する（Ｓ５）。このようにすることによって、目標吸入空気量に応じてアドミッションバルブ３９の開閉度合を制御し、ＥＧＲガスを排気通路５２ｂから吸気通路５１ｂに導入する差圧を作り出すことができる。
　図５は、アドミッションバルブの開度の説明図である。図５のグラフにおいて、横軸は内燃機関回転速度であり、縦軸は内燃機関負荷である。図５においても内燃機関１００の出力特性が実線で示されるとともに、ＥＧＲ領域が破線で示されている。
　図５において、「ＡＤＭ／Ｖ　ＯＰＥＮ」と記載されている領域は、アドミッションバルブ３９が全開にされる領域である。アドミッションバルブ３９が閉側に制御される領域は、ＥＧＲ領域内であって、かつ、ＡＤＭ／Ｖ　ＯＰＥＮ（ｄｅｆ）と示された一点鎖線よりも左下の領域である。ここでは、アドミッションバルブ３９の開度として、開度Ａ、開度Ｂ、開度Ｃが示されている。開度Ｂは開度Ｃより開度が大きく、さらに、開度Ａは開度Ｂより開度が大きい。
　図５を前述の図３と比較すると、図５におけるアドミッションバルブ３９の開度は図３における目標吸入空気量の等空気量線と一致している。これは、アドミッションバルブ３９の目標開度は、目標吸入空気量によって決定されることを意味する。例えば、内燃機関１００の回転速度が異なっている場合であっても、目標吸入空気量が同等の吸入空気量のときにはアドミッションバルブ３９の目標開度も同等に設定されることを意味する。
　次に、本実施形態の効果について説明する。
　本実施形態において、アドミッションバルブ３９の開度は目標吸入空気量に基づいて決定される。仮に、吸気通路５１ｂに負圧を作り出すために、吸気通路５１ｂに圧力センサを設けて圧力を測定し、測定結果をフィードバックすることでアドミッションバルブ３９を制御したとする。吸気通路５１ｂと排気通路５２ｂとの間で小さな差圧を作り出さなければならない状況下において圧力センサの値に基づいてアドミッションバルブ３９を制御しようとすると、極めて高い精度を有する圧力センサが必要となる。つまり、圧力センサの分解能がアドミッションバルブ３９の制御により作り出される差圧よりも高くなければならない。
　仮に精度の低い圧力センサを用いた場合、その分解能の低さからアドミッションバルブ３９の制御性は低くなる。このような状況下で確実にＥＧＲガスを導入しようとすれば、排気通路５２ｂと吸気通路５１ｂとの差圧が要求より大きくなるように設定して制御せざるを得ない。その場合、アドミッションバルブ３９による吸気絞り量も大きくなるためポンピングロスも大きくなる。そして、ポンピングロスの発生は内燃機関の出力の低下を招く。
　これに対し、本実施形態によれば、目標吸入空気量に基づいてアドミッションバルブ３９を制御することができるので、排気通路５２ｂと吸気通路５１ｂとの差圧を要求より大きく設定して制御しなくてもよい。そのため、アドミッションバルブ３９による吸気絞り量も適切な量を設定することができるので、ポンピングロスの発生も最小限にとどめることができる。そして、内燃機関の出力の低下を抑制しつつ適切にＥＧＲガスを吸気通路５１ｂに導入することができる。
　また、内燃機関１００のコントローラ５０は、要求負荷に対応して目標吸入空気量を予め情報として有している。そのため、目標吸入空気量とアドミッションバルブ３９の関係を表すマップさえ有していれば、容易にアドミッションバルブ３９の制御を行うことができるようになる。また、目標吸入空気量に基づいて直接的にアドミッションバルブ３９の開度を制御できるので、圧力センサの測定結果をフィードバックして制御するよりも高い制御性を確保することができる。
　また、本実施形態において、目標吸入空気量は内燃機関１００の回転速度及び内燃機関１００の負荷によって決定される。目標吸入空気量は、図３に示されるように等空気量線で表される。そして、等空気量線は内燃機関１００の回転速度と内燃機関１００の負荷により求めることができるので、目標吸入空気量を内燃機関１００の回転速度と内燃機関１００の負荷により求めることができる。
　また、本実施形態では、運転状態が異なる場合であっても目標吸入空気量が同等の空気量のときはアドミッションバルブ３９の開度も同等の開度にされる。例えば、同じ目標吸入空気量であれば、内燃機関１００の回転速度が異なったとしても同じアドミッションバルブ３９の開度となる。これは、図３及び図５に示されるように、アドミッションバルブ３９の開度は、等空気量線に沿って決定されるためである。すなわち、目標吸入空気量が同じであればアドミッションバルブ３９の開度を同じにすることができる。
　また、本実施形態では、内燃機関１００における目標吸入空気量が所定の吸入空気量より多い場合には、アドミッションバルブ３９を全開にする。アドミッションバルブ３９が吸気通路内に設けられているので、体積流量が増加してくると空気抵抗となり、ポンピングロスを生ずるおそれがある。このようなポンピングロスは燃費悪化及び出力低下をもたらすおそれがある。しかしながら、本実施形態では上記のように、内燃機関１００における目標吸入空気量が所定の吸入空気量以上の場合には、アドミッションバルブ３９を全開にするので、ポンピングロスを低減し、燃費悪化及び出力低下を抑制することができる。
　また、本実施形態では、ＥＧＲ領域以外ではＥＧＲバルブ４２を閉じるとともにアドミッションバルブ３９を全開にする。本実施形態では、ＥＧＲガスを吸気通路５１ｂに導入するＥＧＲ領域においてアドミッションバルブ３９の開度を制御する。よって、ＥＧＲ領域以外ではアドミッションバルブ３９を全開とすることで、アドミッションバルブ３９による駆動損失を低減し、燃費を改善することができる。
　また、本実施形態では、アドミッションバルブ３９の開度は、内燃機関１００における目標吸入空気量とアドミッションバルブ３９の開度との関係を表すマップ（図４）に基づいて決定される。このようにすることで、コントローラ５０は余計な制御ロジックを持たなくてもよいためシンプルな構成とすることができ、かつ、制御性も改善することができる。
　なお、ここではアドミッションバルブ３９の開度は目標吸入空気量に基づいて決定されることとしたが、実吸入空気量に基づいて決定されることとしてもよい。実吸入空気量に基づいてアドミッションバルブ３９の開度を決定する場合、エアフローメータ－３８から取得された吸入空気量に基づいてアドミッションバルブ３９の開度を決定する。また、この場合、図４に準ずるマップをに基づいてアドミッションバルブ３９の開度を制御することになる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　上述した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。

Claims (9)

  1. 　内燃機関の吸気通路と、
    　前記内燃機関の排気通路と、
    　前記吸気通路と前記排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
    　前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路との接続部よりも下流側に設けられ、前記内燃機関に流入する吸入空気量を制御するスロットル弁と、
    　前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられた吸気絞り弁と、
    を備えた内燃機関の制御装置であって、
    　前記吸気絞り弁の開度は吸入空気量に基づいて決定される、内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記吸入空気量は、前記内燃機関の回転速度及び前記内燃機関の負荷によって決定される目標吸入空気量である、内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　運転状態が異なる場合であっても前記吸入空気量が同等の空気量のときは前記吸気絞り弁の開度も同等の開度にされる、内燃機関の制御装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関における吸入空気量が所定の吸入空気量より多い場合には、前記吸気絞り弁を全開にする、内燃機関の制御装置。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを備え、ＥＧＲ領域において前記ＥＧＲバルブを制御して前記排気通路の排気ガスを吸気通路に導入し、
    　前記ＥＧＲ領域以外では前記吸気絞り弁を全開にする、内燃機関の制御装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記吸気絞り弁の開度は、前記内燃機関における吸入空気量と吸気絞り弁開度との関係を表すマップに基づいて決定される、内燃機関の制御装置。
  7. 　吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
    　前記吸気通路において前記ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側に設けられた吸気絞り弁と、
    を備えた内燃機関の制御方法であって、
    　運転状態がＥＧＲ領域にあるときに、内燃機関の吸入空気量を定め、
    　当該吸入空気量に基づいて前記吸気絞り弁の開度を決定する、内燃機関の制御方法。
  8. 　請求項７に記載の内燃機関の制御方法であって、
    　前記吸入空気量は、前記内燃機関の回転速度及び前記内燃機関の負荷によって決定する、内燃機関の制御装置。
  9. 　請求項７乃至請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御方法であって、
    　前記内燃機関における吸入空気量が所定の吸入空気量より多い場合には、前記吸気絞り弁を全開にする、内燃機関の制御方法。
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