JP2011179472A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させ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。
【解決手段】内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する外部ＥＧＲ通路と吸気バルブとを有し、前記外部ＥＧＲ通路の前記排気通路側の開放端から前記吸気バルブまでの外部ＥＧＲガス経路長と、前記吸気通路上流の開放端から前記吸気バルブまでの新気ガス経路長とが異なるように構成される。前記吸気バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構を備える。実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの閉弁時期を、前記新気ガス経路長に基づいて定まる新気ガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、前記外部ＥＧＲガス経路長に基づいて定まる外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける。
【選択図】図２

Description

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、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し排気ガスの一部を該吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ通路を設けて、外部ＥＧＲを行う内燃機関が知られている。また、このような内燃機関においては、運転状態に応じて目標トルクや目標ＥＧＲ率が設定され制御されることが知られている。

特開２００６−２０７５０４号公報 特開２０００−１９２８２０号公報 特開昭６３−１２０８１９号公報 特開２００９−５２５０５号公報 特開２００１−３３６４３２号公報 特開２００３−４１９５６号公報

しかしながら、目標ＥＧＲ率が変動する過渡時には、実ＥＧＲ率の追従が遅れ目標ＥＧＲ率と乖離する場合がある。実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とが乖離すれば、ドライバビリティやエミッションが悪化する要因となる。そのため、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることが望ましい。

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、外部ＥＧＲを行う内燃機関において、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させ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、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を該吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ通路と、
前記吸気通路の下流端に設けられた吸気バルブと、を有し、
前記外部ＥＧＲ通路の前記排気通路側の開放端から前記吸気バルブまでの外部ＥＧＲガス経路長と、前記吸気通路上流の開放端から前記吸気バルブまでの新気ガス経路長とが異なるように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構と、
実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの閉弁時期を、前記新気ガス経路長に基づいて定まる新気ガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、前記外部ＥＧＲガス経路長に基づいて定まる外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける閉弁時期変更手段と、を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を該吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ通路と、
前記吸気通路の下流端に設けられた吸気バルブと、を有し、
前記外部ＥＧＲ通路の前記排気通路側の開放端から前記吸気バルブまでの外部ＥＧＲガス経路長と、前記吸気通路上流の開放端から前記吸気バルブまでの新気ガス経路長とが異なるように構成された内燃機関の制御装置であって、
前記吸気バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構と、
実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの閉弁時期を、前記外部ＥＧＲガス経路長に基づいて定まる外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、前記新気ガス経路長に基づいて定まる新気ガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける閉弁時期変更手段と、を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記新気ガス経路長が長くエンジン回転数が高いほど、遅角側に大きい前記新気ガスの慣性効果が最大となる時期を算出する新気慣性効果最大時期算出手段と、
前記外部ＥＧＲガス経路長が長くエンジン回転数が高いほど、遅角側に大きい前記外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期を算出するＥＧＲ慣性効果最大時期算出手段と、
を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、外部ＥＧＲガス経路長と新気ガス経路長とが異なるように構成される。外部ＥＧＲガス経路長と新気ガス経路長とが異なれば、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期と、新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期とが異なることとなる。そして、第１の発明によれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、可変動弁機構により吸気バルブの閉弁時期を、新気ガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける。これにより、新気ガス量が増大されると共にＥＧＲガス量が低減されて実ＥＧＲ率を低下させることができる。そのため、本発明によれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合に、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることができる。その結果、ドライバビリティや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、外部ＥＧＲガス経路長と新気ガス経路長とが異なるように構成される。外部ＥＧＲガス経路長と新気ガス経路長とが異なれば、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期と、新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期とが異なることとなる。そして、第２の発明によれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、可変動弁機構により吸気バルブの閉弁時期を、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、新気ガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける。これにより、外部ＥＧＲガス量が増大されると共に新気ガス量が低減されて実ＥＧＲ率を高めることができる。そのため、本発明によれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合に、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることができる。その結果、ドライバビリティやエミッションの悪化を抑制することができる。

第３の発明によれば、新気ガスの慣性効果が最大となる時期を、新気ガス経路長とエンジン回転数とに応じて算出することができる。また、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期を、外部ＥＧＲガス経路長とエンジン回転数とに応じて算出することができる。そのため、本発明によれば、各慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期を、運転状態の変動に応じて適切に変更することができる。その結果、ドライバビリティや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図である。 図１の外部ＥＧＲ経路Ａにおける外部ＥＧＲガスの慣性効果と、新気経路Ｂにおける新気ガスの慣性効果とについて説明するための図である。 本発明の実施の形態１における制御例を示す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ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。

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に係るシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは圧縮着火式の内燃機関１０を備えている。圧縮着火式内燃機関の一例として、内燃機関１０はディーゼルエンジンであるものとする。内燃機関１０は図示しない複数の気筒１２を有している。各気筒１２には、吸気通路１６および排気通路１８が接続されている。

吸気通路１６の入口付近には、エアクリーナ（図示略）が取り付けられている。エアクリーナの下流近傍には、吸気通路１６に吸入される新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ（図示略）が設けられている。

エアフローメータの下流には、ターボ過給機２０が設けられている。ターボ過給機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は、それより下流の吸気通路１６について開放端Ｂ_ＯＥとなる。インタークーラ２２の下流には、スロットルバルブ２４が配置されている。スロットルバルブ２４は、スロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。

スロットルバルブ２４下流の吸気通路１６には、吸気マニホールド２６が設けられている。吸気マニホールド２６は、枝分かれして各気筒１２の吸気ポート２８に接続されている。吸気通路１６の下流端には、吸気ポート２８と燃焼室との間を開閉する吸気バルブ３０が設けられている。吸気通路１６は、インタークーラ２２、吸気マニホールド２６および吸気ポート２８を含む通路である。

各気筒１２には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ３２と、ピストン３４とが設置されている。各気筒１２のピストン３４の往復運動は、クランク機構を介して、クランク軸の回転運動に変換される。クランク軸の近傍には、クランク軸の回転角を検出するためのクランク角センサ（図示略）が取り付けられている。クランク角センサの出力によれば、エンジン回転数を検出することもできる。

また、排気通路１８の上流端には、各気筒１２の排気ポート３６と燃焼室との間を開閉する排気バルブ３８が設けられている。排気ポート３６下流の排気通路１８には、排気マニホールド４０が設けられている。排気通路１８は、排気マニホールド４０で合流する。合流後の排気通路１８には、ターボ過給機２０のタービン２０ｂが配置されている。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４２が配置されている。触媒４２としては、例えば三元触媒、ＮＯｘ触媒等が用いられる。排気通路１８は、排気ポート３６および排気マニホールド４０を含む通路である。

更に、排気通路１８の排気マニホールド４０には、吸気通路１６に向かう外部ＥＧＲ通路４４の一端（開放端Ａ_ＯＥ）が接続されている。外部ＥＧＲ通路４４の途中には、ＥＧＲクーラー（図示略）が設けられている。ＥＧＲクーラー下流の外部ＥＧＲ通路４４には、外部ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ４６が設けられている。外部ＥＧＲ通路４４の他端は、吸気通路１６の吸気マニホールド２６に接続されている。

また、本実施形態のシステムは、各気筒１２における吸気バルブ３０の開弁特性を変更可能とする可変動弁機構４８を備えている。より具体的には、ここでは、可変動弁機構４８は、吸気バルブ３０のリフト量および作用角を連続的に変更できる機能（リフト可変機能）と、油圧もしくはモータを用いて吸気カムの位相を変更することにより吸気バルブ３０の開閉時期を変更できる機能（位相可変機能）とを具備する機構であるものとする。更に、可変動弁機構４８は、吸気カム軸の回転位置（進角量）を検知するための吸気カム角センサ（図示略）を備えている。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したエアフローメータ、クランク角センサ、吸気カム角センサ等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、インジェクタ３２、ＥＧＲバルブ４６、可変動弁機構４８等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。例えば、ドライバ要求等に応じて目標トルクが設定され、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率の目標値が設定される。燃料噴射量に応じてインジェクタ３２から燃料が噴射される。また、ＥＧＲ率の目標値に応じてＥＧＲバルブ４６の開度が変更される（スロットルバルブ２４を併用することとしてもよい。）。

［実施の形態１における特徴的構成］
しかしながら、上述したシステムにおいて、ドライバ要求等により目標トルクが大きく変化し、ＥＧＲ率の目標値（以下、目標ＥＧＲ率という。）も大きく変化するような過渡時には、目標ＥＧＲ率に対する実ＥＧＲ率の追従が遅れ、乖離する場合がある。実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率とが乖離すれば、ドライバビリティの悪化、エミッションの悪化の原因となる。そのため、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることが望まれる。そこで、本実施形態のシステムでは、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させるように制御を実施することとした。

本実施形態のシステムにおいて、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させるための構成について図１及び図２を用いて説明する。図１に示す経路Ａは、外部ＥＧＲ通路４４の排気マニホールド４０側の開放端Ａ_ＯＥから吸気バルブ３０までの外部ＥＧＲ経路を表している（以下、単に外部ＥＧＲ経路Ａという。）。また、図１に示す経路Ｂは、吸気バルブ３０から吸気通路１６のインタークーラ２２内の開放端Ｂ_ＯＥまでの新気経路を表している（以下、単に新気経路Ｂという。）。本実施形態のシステムでは、外部ＥＧＲ経路Ａと新気経路Ｂとは経路長が異なるように構成されている。ここでは、外部ＥＧＲ経路Ａが新気経路Ｂよりも長く構成されている。

図２は、図１の外部ＥＧＲ経路Ａによる外部ＥＧＲガスの慣性効果と、新気経路Ｂによる新気ガスの慣性効果とについて説明するための図である。図２に示す実線６０は、新気ガスについての開放端Ｂ_ＯＥからの反射による高圧波を表している。実線６２は、外部ＥＧＲガスについての開放端Ａ_ＯＥからの反射による高圧波を表している。また、高圧波の到達するタイミング（ＣＡ１、ＣＡ２）は経路長に比例して遅れ、経路長の長い外部ＥＧＲ経路Ａの方が新気経路Ｂに比して遅れる。

図２に示す実線６４および実線６６は、吸気行程における吸入による負圧の圧力波を表している。実線６４、６６のＣＡ０は、吸気バルブ３０の開弁時期を示している。また、ＣＡ３、ＣＡ４はそれぞれ吸気バルブ３０の閉弁時期（ＩＶＣ：Intake Valve Closing timing）を示している。閉弁時期は、慣性効果を得るために下死点後（ＡＢＤＣ：After Bottom Dead Center)に設定されている。なお、図２に示す各時期は、あるエンジン回転数、ある経路長における時期であるが、エンジン回転数が高く経路長が長いほど遅角される傾向がある。

本実施形態のシステムでは、外部ＥＧＲ経路Ａと新気経路Ｂとの経路長が異なるため、新気ガスの慣性効果が最大となる閉弁時期ＣＡ３と、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる閉弁時期ＣＡ４とが異なる。経路長の短い新気経路Ｂの閉弁時期ＣＡ３は閉弁時期ＣＡ４よりも進角側に位置する。新気ガスの慣性効果は、閉弁時期ＣＡ３において最大となり、閉弁時期ＣＡ３以降は低下する。一方、ＥＧＲガスの慣性効果は、閉弁時期ＣＡ３からＣＡ４にかけて高まり、閉弁時期ＣＡ４において最大となる。

ここで、現在のエンジン回転数や燃料噴射量等に応じて予め定められた吸気バルブ３０の閉弁時期（以下、基本目標閉弁時期という。）がＣＡ３とＣＡ４との間に設定されている場合には、閉弁時期をＣＡ３に近づけることにより、新気ガス量を増大させると共にＥＧＲガス量を減少させることができる。そのため、実ＥＧＲ率を低くすることができる。一方、閉弁時期をＣＡ４に近づけることにより、ＥＧＲガス量を増大させると共に新気ガス量を減少させることができる。そのため、実ＥＧＲ率を高めることができる。

そこで、本実施形態のシステムでは、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期をＣＡ３側に進角させ、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期をＣＡ４側に遅角させることとした。

（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３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における制御例を示すタイミングチャートである。図３（Ａ）の実線７０は、エンジン回転数の変化を表している。図３（Ｂ）の実線７２は目標ＥＧＲ率の変化を、実線７４は実ＥＧＲ率の変化を表している。図３（Ｃ）の実線７６は、上述した基本目標閉弁時期（ＩＶＣＢＳＥ）を、実線７８は、新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期を、実線８０は、本実施形態のシステムの特徴的制御による補正後の閉弁時期（ＩＶＣＦＮ）を、実線８２は、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期を表している。図３（Ｄ）の実線８４は新気ガス量の変化を、実線８６はＥＧＲガス量の変化を表している。

時刻ｔ０において、ドライバ要求等により目標トルクが高まり燃料噴射量が増大する。燃料噴射量の増大に応じて、新気ガスを増やすために目標ＥＧＲ率が低く設定される（図３（Ｂ）実線７２）。目標ＥＧＲ率に応じてＥＧＲバルブ４６等の開度が下げられる。そして、エンジン回転数が上昇する（図３（Ａ）実線７０）。また、燃料噴射量の増大とエンジン回転数の上昇に伴い、後述する基本目標閉弁時期マップに基づいて、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥが遅角側に変更される（図３（Ｃ）実線７６）。

時刻ｔ０において、目標ＥＧＲ率（図３（Ｂ）実線７２）が大きく低下する過渡時においては、実ＥＧＲ率の追従が遅れ、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも大きい状態となる。本実施形態のシステムでは、時刻ｔ０後、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との差に応じて、吸気バルブ３０の閉弁時期を、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥから新気ガスの慣性効果が最大となる閉弁時期（図３（Ｃ）実線７８）に向けて進角させる（実線８０）。閉弁時期を進角させることで、新気ガス量を増大させ（図３（Ｄ）実線８４）、ＥＧＲガス量を減少させる（実線８６）。

ＥＧＲ率は、次式（１）で表されるため、新気ガス量を増大させＥＧＲガス量を減少させることでＥＧＲ率を低下させることができる。よって、図３（Ｂ）の実線７４に示すように、早期に実ＥＧＲを低下させることができる。その結果、時刻ｔ１近傍において、実ＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率に収束することとなる。
ＥＧＲ率＝（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋新気ガス量）） ・・・（１）

また、図３の制御例においては、時刻ｔ２において、ドライバ要求等により目標トルクが低くなり燃料噴射量が減少する。燃料噴射量の減少に応じて、外部ＥＧＲガスを増やすために目標ＥＧＲ率が高く設定される（図３（Ｂ）実線７２）。目標ＥＧＲ率に応じてＥＧＲバルブ４６等の開度が上げられる。そして、エンジン回転数が低下する（図３（Ａ）実線７０）。また、燃料噴射量の減少とエンジン回転数の低下に伴い、後述する基本目標閉弁時期マップに基づいて、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥが進角側に変更される（図３（Ｃ）実線７６）。

時刻ｔ２において、目標ＥＧＲ率（図３（Ｂ）実線７２）が大きく上昇する過渡時においては、実ＥＧＲ率の追従が遅れ、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも小さい状態となる。本実施形態のシステムでは、時刻ｔ２後、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との差に応じて、吸気バルブ３０の閉弁時期を、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥから外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる閉弁時期（図３（Ｃ）実線８２）に向けて遅角させる（実線８０）。閉弁時期を遅角させることで、ＥＧＲガス量を増大させ（図３（Ｄ）実線８６）、新気ガス量を減少させる（実線８４）。

ＥＧＲガス量を増大させ新気ガス量を減少させることでＥＧＲ率を高めることができる。よって、図３（Ｂ）の実線７４に示すように、実ＥＧＲを早期に高めることができる。その結果、時刻ｔ３近傍において、実ＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率に収束することとなる。

（制御ルーチン）
図４は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンは、運転中繰り返し実行される。まず、ステップ１００において、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥが算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、エンジン回転数と燃料噴射量とに対応する吸気バルブ３０の基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥを実験等により予め定めた「基本目標閉弁時期マップ」が記憶されている。

「基本目標閉弁時期マップ」によれば、エンジン回転数が高く燃料噴射量が多いほど、遅角側に大きい基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥが取得される。また、上述した新気経路Ａの経路長、外部ＥＧＲ経路Ｂの経路長が長いほど遅角側に大きい基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥが取得される。但し、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥは、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる閉弁時期から外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる閉弁時期までの間（例えば中間値とする。）で定められている（図３（Ｃ）実線７６）。なお、エンジン回転数は、クランク角センサにより検出される。燃料噴射量は、目標トルク等に基づいてＥＣＵ５０に決定される。

次に、ステップ１１０において、ＥＧＲ偏差の絶対値が所定値以上であるか否かが判定される。ＥＧＲ偏差は、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との差である。燃料噴射量が多いと目標ＥＧＲ率は低く設定される。ＥＣＵ５０には、燃料噴射量等と目標ＥＧＲ率との関係を定めたマップが予め記憶されている。当該マップを参照することにより、目標ＥＧＲ率が算出される。実ＥＧＲ率は、エンジン回転数、燃料噴射量、吸入空気量等に基づいて算出することができる。所定値は、ＥＣＵ５０に記憶された閾値である。

ステップ１１０において、ＥＧＲ偏差の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、続いて、慣性補正量ＩＶＣＩＮＳが算出される（ステップ１２０）。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数とＥＧＲ偏差とに対応する慣性補正量ＩＶＣＩＮＳを実験等により予め定めた「慣性補正量マップ」が記憶されている。慣性補正量ＩＶＣＩＮＳとは、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥに対する進角量・遅角量である。

新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期は、エンジン回転数が高くなるほど下死点後に大きく遅角される関係を有する（実線９０）。同様に、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期も、エンジン回転数が高くなるほど下死点後に大きく遅角される関係を有する（実線９２）。また、上述した新気経路Ａの経路長、外部ＥＧＲ経路Ｂの経路長が長いほど下死点後に大きく遅角される関係を有する。

これらの関係を踏まえて、「慣性補正量マップ」には、経路長が長く、エンジン回転数が高く、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との差が広がるほど、大きな慣性補正量ＩＶＣＩＮＳ（進角量・遅角量）が定められている。

上述した「慣性補正量マップ」によれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥを、新気ガスの慣性効果が最大となる閉弁時期に近づけ、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける進角量が、慣性補正量ＩＶＣＩＮＳとして取得される。

一方、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥを、ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期に近づけ、新気ガスの慣性効果が最大となる閉弁時期から遠ざける遅角量が、慣性補正量ＩＶＣＩＮＳとして取得される。

その後、ステップ１３０において、最終目標閉弁時期ＩＶＣＦＮが算出される。最終目標閉弁時期ＩＶＣＦＮは次式（２）で表されるように、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥと慣性補正量ＩＶＣＩＮＳとの和である。
最終目標閉弁時期ＩＶＣＦＮ
＝基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥ＋慣性補正量ＩＶＣＩＮＳ ・・・（２）

その後、可変動弁機構４８により吸気バルブ３０の閉弁時期が最終目標閉弁時期ＩＶＣＦＮに変更される。

なお、上記ステップ１１０において条件不成立、即ち、ＥＧＲ偏差の絶対値が所定値よりも小さいと判定された場合には、慣性補正量ＩＶＣＩＮＳが０に設定される（ステップ１４０）。この場合、ステップ１３０において算出される最終目標閉弁時期ＩＶＣＦＮは、基本目標閉弁時期ＩＶＣＢＳＥとなる。

以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期を、新気ガスの慣性効果が最大となる時期に近づけ、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざけることができる。新気ガス量が増大されＥＧＲガス量が低減されることで実ＥＧＲ率を低下させることができる。

また、図４に示すルーチンによれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期を、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期に近づけ、新気ガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざけることができる。外部ＥＧＲガス量が増大され新気ガス量が低減されることで実ＥＧＲ率を高めることができる。

このように、本実施形態のシステムによれば、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合にも、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合にも、早期に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に収束させることができる。その結果、ドライバビリティや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１のシステムにおいては、外部ＥＧＲ経路Ａの経路長を、新気経路Ｂの経路長よりも長い構成としているが、反対に新気経路Ｂの経路長を、外部ＥＧＲ経路Ａの経路長よりも長い構成としてもよい。この場合、新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブ３０の閉弁時期が、外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる閉弁時期よりも下死点後の遅角側に位置することとなる。そのため、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期を基本目標閉弁時期よりも遅角側に設定することとする。一方、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、吸気バルブ３０の閉弁時期を基本目標閉弁時期よりも進角側に設定することとする。

尚、上述した実施の形態１においては、外部ＥＧＲ通路４４が前記第１及び第２の発明における「外部ＥＧＲ通路」に、吸気バルブ３０が前記第１及び第２の発明における「吸気バルブ」に、可変動弁機構４８が前記第１及び第２の発明における「可変動弁機構」に、それぞれ相当している。

また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００〜ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１及び第２の発明における「閉弁時期変更手段」が、ステップ１２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「新気慣性効果最大時期算出手段」と「ＥＧＲ慣性効果最大時期算出手段」とが、それぞれ実現されている。

更に、実施の形態１においては、開放端Ａ_ＯＥが前記第１及び第２の発明における「排気通路側の開放端」に、開放端Ｂ_ＯＥが前記第１及び第２の発明における「吸気通路上流の開放端」に、外部ＥＧＲ経路Ａの経路長が前記第１及び第２の発明における「外部ＥＧＲガス経路長」に、新気経路Ｂの経路長が前記第１及び第２の発明における「新気ガス経路長」に、それぞれ対応している。

Ａ 外部ＥＧＲ経路
Ａ_ＯＥ 外部ＥＧＲ経路の開放端
Ｂ 新気経路
Ｂ_ＯＥ 新気経路の開放端
ＣＡ３ 新気ガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期
ＣＡ４ 外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる吸気バルブの閉弁時期
ＩＶＣＢＳＥ 基本目標閉弁時期
ＩＶＣＦＮ 最終目標閉弁時期
ＩＶＣＩＮＳ 慣性補正量
１０ 内燃機関
１２ 気筒
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０、２０ａ、２０ｂ ターボ過給機、コンプレッサ、タービン
２２ インタークーラ
２６ 吸気マニホールド
３０ 吸気バルブ
３２ インジェクタ
３４ ピストン
３８ 排気バルブ
４０ 排気マニホールド
４２ 触媒
４４ 外部ＥＧＲ通路
４６ ＥＧＲバルブ
４８ 可変動弁機構
５０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を該吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ通路と、
   前記吸気通路の下流端に設けられた吸気バルブと、を有し、
   前記外部ＥＧＲ通路の前記排気通路側の開放端から前記吸気バルブまでの外部ＥＧＲガス経路長と、前記吸気通路上流の開放端から前記吸気バルブまでの新気ガス経路長とが異なるように構成された内燃機関の制御装置であって、
   前記吸気バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構と、
   実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも高い場合には、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの閉弁時期を、前記新気ガス経路長に基づいて定まる新気ガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、前記外部ＥＧＲガス経路長に基づいて定まる外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける閉弁時期変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し、排気ガスの一部を該吸気通路に還流させる外部ＥＧＲ通路と、
   前記吸気通路の下流端に設けられた吸気バルブと、を有し、
   前記外部ＥＧＲ通路の前記排気通路側の開放端から前記吸気バルブまでの外部ＥＧＲガス経路長と、前記吸気通路上流の開放端から前記吸気バルブまでの新気ガス経路長とが異なるように構成された内燃機関の制御装置であって、
   前記吸気バルブの開弁特性を変更可能とする可変動弁機構と、
   実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率よりも低い場合には、前記可変動弁機構により前記吸気バルブの閉弁時期を、前記外部ＥＧＲガス経路長に基づいて定まる外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期に近づけると共に、前記新気ガス経路長に基づいて定まる新気ガスの慣性効果が最大となる時期から遠ざける閉弁時期変更手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記新気ガス経路長が長くエンジン回転数が高いほど、遅角側に大きい前記新気ガスの慣性効果が最大となる時期を算出する新気慣性効果最大時期算出手段と、
   前記外部ＥＧＲガス経路長が長くエンジン回転数が高いほど、遅角側に大きい前記外部ＥＧＲガスの慣性効果が最大となる時期を算出するＥＧＲ慣性効果最大時期算出手段と、
   を更に備え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。

Images