内燃機関の制御装置
【課題】この発明は、内燃機関が完全な冷機状態で駆動する際に吸気系と排気系との間でガスを循環させ、排気ガスの清浄化と内燃機関温度の速やかな上昇とを図ることを目的とする。
【解決手段】この発明は、内燃機関の制御装置において、制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、吸気温が設定値より低く、かつ冷却水温が設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、スロットル開度が設定値より小さく、かつ燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする。
【解決手段】この発明は、内燃機関の制御装置において、制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、吸気温が設定値より低く、かつ冷却水温が設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、スロットル開度が設定値より小さく、かつ燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、氷点下となる寒冷地等で、内燃機関が完全な冷機状態で駆動する際に吸気系と排気系との間でガスを循環させ、排気ガスの清浄化と内燃機関温度の速やかな上昇とを図った内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、運転状態に応じて適切に燃焼状態を得るために、制御装置により燃料の噴射量や排気ガスの還流量を制御している。
内燃機関の制御装置には、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温度と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて燃料供給手段及び排気ガス還流手段を制御するものがある。
【０００３】
従来の内燃機関の制御装置には、排気ガスの還流量制御弁のリフト量、大気圧、エンジン回転数、吸気圧力、付着燃料量および付着燃料隔離量により、排気ガスの還流量を制御し、空燃費を最適化するものがある。
また、従来の内燃機関の制御装置には、内燃機関の始動時、再始動時における付着燃料量を推定しまたは、掃気して、始動時における要求燃料量を最適に制御するものがある。
さらに、従来の内燃機関の制御装置には、還流される排気ガスによる熱を混合気通路に伝えることで、燃料噴射後の燃料気化を容易にするものがある。
【特許文献１】特許第３４６２５４３号公報
【特許文献２】特願２００４−１４４０３０号公報
【特許文献３】実開昭５８−１１１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関においては、燃料が噴射される吸気系の管内が冷機（氷点下）の場合、燃焼に寄与しない付着燃料が多いため、運転性を低下させる問題がある。このような問題に対しては、前記特許文献１〜２に開示されるように、内燃機関に供給される燃料が燃焼しているときの付着燃料を補正し、空燃比を最適化するように制御するものがある。
これに対して、内燃機関には、供給される燃料が燃焼していない状態として、燃料カット状態がある。燃料カット状態では、内燃機関は慣性空回り状態であることから、吸気管内面の付着燃料が吸入空気と一緒になって燃焼せずに排出されるため、排気ガスの清浄化の妨げとなる問題がある。
また、冷機状態の内燃機関の始動時には、付着燃料が多いことから、始動性が損なわれる問題がある。この問題に対して、前記特許文献２には、付着燃料を掃気する技術が開示されているが、付着燃料がそのまま燃焼せずに排出される問題がある。また、前記特許文献３には、混合気通路を還流される排気ガスの熱で暖めて燃料気化を促進する技術が開示されているが、通常、エンジンの始動時やエンジンの停止時には排気ガスの還流を停止しているため、始動時の付着燃料を気化できない問題がある。
【０００５】
この発明は、燃焼室から吸気ポートひいては吸気マニホルドの分岐管までが凍結状態となるような内燃機関を完全な冷機状態で駆動する際に、良好な始動性を確保すること、排気ガスとして大気に放出するガスの清浄化を図ること、燃焼室温度など機関内部の温度を速やかに上昇させること、そのために還流する排気ガスの使用時間を早いタイミングから行い、その利用率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給手段及び前記排気ガス還流手段を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より小さく、かつ前記燃料供給手段を燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の内燃機関の制御装置は、燃焼せずに排出され得る吸気系の付着燃料の多くを吸・排気系を含めた内燃機関全体の中で循環させ、付着燃料の未燃成分（ＨＣ成分）を大気中に放出する量を抑制できる。この発明の内燃機関の制御装置は、燃焼によったり触媒の機能によったりする発熱や、その伝達によって暖められた各部の蓄熱からの放射熱、それらを受けて高い温度の排気ガスを吸気系に戻し、熱を再利用して内燃機関の温度を上昇させることができる。この発明の内燃機関の制御装置は、触媒が充分活性化していなくても、早い時期から排気ガスの還流を行うことで、燃焼状態の安定する状態に早く移行させ、結果、完全暖機するまでの時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１は内燃機関の制御装置のシステム構成図、図２は制御手段の構成図、図３の（Ａ）は排気ガス還流制御の実行条件判定を示す図、図３の（Ｂ）は排気ガス還流制御の復帰条件判定を示す図、図４は排気ガス還流制御のタイムチャートである。
図１において、１は内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室である。内燃機関１のシリンダヘッド３には、燃焼室５に連通する吸気ポート６と排気ポート７とを設け、吸気ポート６と排気ポート７とを夫々開閉する吸気弁８と排気弁９とを設けている。
内燃機関１は、吸気管１０とスロットルボディ１１と吸気マニホルド１２とを順次に接続し、吸気マニホルド１２の分岐管１３をシリンダヘッド３に接続し、吸気ポート６に連通するた吸気通路１４を形成している。また、内燃機関１は、排気マニホルド１５と触媒１６と排気管１７とを順次に接続し、排気マニホルド１５の分岐管１８をシリンダヘッド３に接続し、排気ポート７に連通する排気通路１９を形成している。
前記シリンダヘッド３には、混合気に点火する点火プラグ２０を取り付けている。前記スロットルボディ１１には、内燃機関１に供給する空気量を制御するスロットル弁２１を設けている。前記吸気マニホルド１２には、内燃機関１に燃料を供給する燃料供給手段２２を設けている。燃料供給手段２２は、インジェクタ２３を備えている。インジェクタ２３は、内燃機関１に並設した吸気マニホルド１２の取付部２４近傍に、吸気通路１４に臨ませて且つ吸気弁８に指向させて設けている。インジェクタ２３は、燃料タンクから送られる燃料を吸気通路１４に噴射する。
この内燃機関１には、排気通路１９の排気ガスの一部を吸気通路１４に還流させる排気ガス還流手段２５を設けている。排気ガス還流手段２５は、触媒１６の直下流の排気通路１９に上端側端を開口し、下端側端を吸気マニホルド１２のスロットルボディ１１近傍の吸気通路１４に開口する排気ガス還流通路２６を設け、この排気ガス還流通路２６に吸気通路１４への排気ガスの還流量（ＥＧＲ量）を制御する還流量制御弁（ＥＧＲ量制御弁）２７を設けている。
前記スロットルボディ１１には、内燃機関１に供給する空気量を制御するスロットル弁２１の開度を検知するスロットル開度検知手段２８を設けている。前記吸気管１０には、内燃機関１の吸気の温度を検知する吸気温検知手段２９を設けている。前記シリンダブロック２には、内燃機関１を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段３０を設けている。前記インジェクタ２３と還流量制御弁２７とスロットル開度検知手段２８と吸気温検知手段２９と冷却水温検知手段３０とは、制御装置３１の制御手段３２に接続している。制御手段３２は、スロットル開度と吸気温と冷却水温とを含む内燃機関１の運転状態に基づいて、燃料供給手段２２であるインジェクタ２３及び排気ガス還流手段２５である還流量制御弁２７を制御する。
【００１０】
内燃機関１の制御装置３１は、制御手段３２によってインジェクタ２３から噴射する燃料を制御する。制御装置３１による燃料噴射制御は、インジェクタ２３から噴射する燃料の噴射時期及び噴射時間（量）を制御して、最適な時期に最適な量の燃料を噴射する。燃料噴射時期及び燃料噴射時間は、内燃機関１の始動時に実行される始動時噴射制御、通常運転時に実行される始動後噴射制御により決定される。また、制御装置３１による燃料噴射制御は、運転状態に応じて燃料カット制御、排気ガス還流制御（ＥＧＲ制御）を行う。
始動時噴射制御の燃料噴射時期は、始動時の冷却水温に応じた噴射タイミングが定められており、クランク角センサ信号に同期したシーケンシャル噴射を行う。始動時噴射制御の燃料噴射時間は、冷却水温により決定される始動時基本噴射時間に、吸気温補正、電圧補正、エンジン回転速度補正、大気圧補正を加え決定される。なお、始動時基本噴射時間は、冷却水温が低いほど噴射時間を長くして、始動性を向上させる。
始動後噴射制御の燃料噴射時期には、同期噴射と非同期噴射とがある。同期噴射は、通常時に行われ、設定した噴射終了時期となるように噴射開始タイミングを算出し、シーケンシャル噴射を行う。非同期噴射は、減速時燃料カット復帰時、急加速時等に行われ、クランク角センサ信号に同期せず、一時的に全気筒同時噴射を行う。始動後噴射制御の燃料噴射時間は、吸入空気量とエンジン回転速度により基本噴射時間を決定し、この基本噴射時間に各センサからの信号による各種補正を加え、運転状態に応じた最適な燃料噴射時間を決定する。各種補正には、吸気温補正、電圧補正、エンジン回転速度補正、大気圧補正、暖機補正、始動直後増量補正、高温再始動補正、加速増量減速減量補正、空燃費フィードバック補正、空燃費学習補正、パージ濃度補正、吸気管圧力補正がある。
燃料カット制御には、高回転時カット、減速時カット、高車速時カット、始動時カットがある。高回転時カットは、内燃機関１の過回転を防止するため、走行時においてはエンジン回転速度が高側規定値（例えば、６，８００ｒｐｍ）以上の条件が成立する場合に行い、停車時においてはエンジン回転速度が低側規定値（例えば、３，０００ｒｐｍ）以上、かつ規定時間（例えば、１８０秒）継続した条件が成立する場合に行う。減速時カットは、ＨＣ抑制及び燃費向上を図るため、スロットル弁２１のスロットル開度が規定値以下、車速が規定値以上、エンジン回転速度が規定値以上、かつ冷却水温度が既定値以上の条件が成立する場合に行う。高車速時カットは、車速が規定値（例えば、１８０ｋｍ／ｈ）以上の条件が成立する場合に行う。始動時カットは、始動時の点火プラグ２０のかぶりを防止するため、アクセルペダルを規定値まで踏み込んだ状態で内燃機関１の始動を行った条件が成立する場合に行う。なお、最近では、変速時にも微小時間の燃料カット制御を行っており、燃料カット制御の頻度が非常に多くなっている。
排気ガス還流制御は、エンジン負荷及びエンジン回転速度等に応じて還流量制御弁２７の開度を最適に制御することで、ＮＯｘ及びポンピングロスの低域を図る。なお、内燃機関１の始動時及び停止時は、還流量制御弁２７を閉塞（全閉駆動）させるイニシャライズ制御を行う。
【００１１】
この制御装置３１の制御手段３２は、内燃機関１の冷機状態を示す吸気温ＡＴの設定値ＡＴｓ（例えば、０℃）と、内燃機関１の冷機状態を示す冷却水温ＷＴの設定値ＷＴｓ（例えば、０℃）と、スロットル弁２１の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度ＴＨＲの設定値ＴＨＲｓ（例えば、０度［ｄｅｇ］）とを有している。制御手段３２は、これら設定値ＡＴｓ、ＷＴｓ、ＴＨＲｓを記憶部３３に記憶している。
制御手段３２は、内燃機関１の運転状態が、始動後噴射制御中であり、吸気温検知手段２９の検知した吸気温ＡＴが吸気温の設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温検知手段３０の検知した冷却水温ＷＴが冷却水温の設定値ＷＴｓより低い運転状態である条件が成立し、さらに、スロットル開度検知手段２８の検知したスロットル開度ＴＨＲがスロットル開度の設定値ＴＨＲｓより小さく、かつ燃料供給手段２２のインジェクタ２３を燃料カット状態ＦＣＵＴに制御中である条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を開放（全開）するように制御する。
この内燃機関１の制御装置３１は、燃料供給手段２２のインジェクタ２３を、内燃機関１に併設した吸気マニホルド１２の取付部２４近傍に設け、制御手段３２に、温度検知手段として吸気マニホルド１２の温度を検知するマニホルド温度検知手段３４を併設し、かつ吸気マニホルド１２の低温状態を示すマニホルド温度ＩＮＴの設定値ＩＮＴｓ（例えば、０℃）を設定している。制御手段３２は、マニホルド温度ＩＮＴの設定値ＩＮＴｓを記憶部３３に記憶している。
制御手段３２は、内燃機関１の運転状態が、吸気温検知手段２９の検知した吸気温ＡＴが吸気温の設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温検知手段３０の検出した冷却水温ＷＴが冷却水温の設定値ＷＴｓより低い運転状態である条件と、あるいは、マニホルド温度検知手段３４の検知したマニホルド温度ＩＮＴがマニホルド温度の設定値ＩＮＴｓより低い条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を開放（全開）するように制御する。
制御手段３２は、燃料供給手段２２のインジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、スロットル開度検知手段２８の検知したスロットル開度ＴＨＲがスロットル開度の設定値ＩＮＴｓより大きくなった条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を閉塞（全閉）するように制御する。制御手段３２は、これらの各条件を判定部３５により判定する。
【００１２】
次に、この実施例の作用を説明する。
内燃機関１を始動する際の始動時噴射制御において、制御装置３１は、初期（１回目を含む）噴射を行う前のクランキング中（モータによる回転中）では、還流量制御弁２７を閉塞とする。目的としている燃料の壁面付着がないため、実施する必要がない。この時の動作は、結果的に、従来の内燃機関１における排気ガス還流制御（イニシャライズ）と同じような動作となる。
内燃機関１の始動後噴射制御において、制御装置３１は、図２に示すように、制御手段３２に、吸気温ＡＴと、冷却水温ＷＴと、マニホルド温度ＩＮＴと、スロットル開度ＴＨＲと、各設定値ＡＴｓ、ＷＴｓ、ＩＮＴｓ、ＴＨＲｓと、燃料カット状態ＦＣＵＴとを判定部３５に取り込み、判定部３５の判定結果にしたがって排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を目標（ＥＧＲＯＮ）まで開閉するように制御する。
制御手段３２は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、図３（Ａ）に示すように、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立すると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
また、制御手段３２は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、図３（Ａ）に示すように、マニホルド温度ＩＮＴが設定値ＩＮＴｓより低い（ＩＮＴ＜ＩＮＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立すると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。内燃機関１は、還流量制御弁２７の開放によって、吸気通路１４と燃焼室５と排気通路１９と排気ガス還流通路２６とが環状に連絡する循環通路を形成する。
一方、制御手段３２は、還流量制御弁２７の開放制御中に、図３（Ｂ）に示すように、燃料カット状態に制御中でなく（ＦＣＵＴ＝０）、インジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なった条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）するように制御する。
【００１３】
この内燃機関１の制御装置３１は、図４に示すように、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い状態で、時間ｔ０において、スロットル開度ＴＨＲが全開（Ｗ．Ｏ．Ｔ．）であり、かつ燃料カット状態に制御中でなく（ＦＣＵＴ＝０）、還流量制御弁２７が閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）している状態から、時間ｔ１において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）する。
内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ２において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中でなくなる（ＦＣＵＴ＝０）と、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）する。その後、内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ３において、スロットル開度ＴＨＲが全開（Ｗ．Ｏ．Ｔ．）から閉じ方向に動作し、時間ｔ４において、燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になっても、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）とする。
内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ５において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）する。
なお、図３のタイムチャートでは、燃料カット制御の実施／復帰タイミングと還流量制御弁２７の開閉タイミングをほぼ一致させているが、インジェクタ２３の臨む位置と排気ガス還流通路２６の下流側端開口とが空間的に離れているので、少しの時問的なずれは許容できる。
【００１４】
このように、内燃機関１の制御装置３１は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
内燃機関１の制御装置３１は、還流量制御弁２７の開放によって、吸気通路１４の吸気や付着燃料を大気に排出することなく、吸気通路１４と燃焼室５と排気通路１９と排気ガス還流通路２６との間で循環させる。また、内燃機関１の制御装置３１は、還流量制御弁２７の開放によって、触媒１６の浄化能力に応じた触媒通過後の排気通路１９の排気ガスを吸気通路１４に還流させる。触媒１６の活性前では、触媒１６を活性化させるのに若干寄与した後で非常に多くのＨＣを含む排気ガスを還流し、触媒１６の活性後では、触媒１６である程度浄化されＨＣ含有量が比較的少なく、また、ある程度高温となった排気ガスを還流する。吸気マニホルド１２の素材が、樹脂製のように熱伝導率が低い材質ならば、保温効果が高いだけでなく、相対的に燃料の付着しやすいインジェクタ周りの温度を上げるのを早めるのに寄与できる。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、燃焼せずに排出され得る吸気系の付着燃料の多くを吸・排気系を含めた内燃機関全体の中で循環させ、付着燃料の未燃成分（ＨＣ成分）を大気中に放出する量を抑制することができる。また、この内燃機関１の制御装置３１は、燃焼によったり触媒１６の機能によったりする発熱や、その伝達によって暖められた各部の蓄熱からの放射熱、それらを受けて高い温度の排気ガスを吸気系に戻し、熱を再利用して冷機状態の内燃機関１の温度を上昇させることができ、付着燃料の気化を促進して離脱させることができる。さらに、この内燃機関１の制御装置３１は、触媒１６が充分活性化していなくても、早い時期から排気ガスの還流を行うことで、燃焼状態の安定する状態に早く移行させ、結果、内燃機関１が完全暖機するまでの時間を短くすることができる。
【００１５】
また、この内燃機関１の制御装置３１は、インジェクタ２３を設けた吸気マニホルド１２にマニホルド温度検知手段３４を併設し、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件と、あるいは、マニホルド温度ＩＮＴが設定値ＩＮＴｓより低い（ＩＮＴ＜ＩＮＴｓ）条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、吸気マニホルド１２に取り付けたインジェクタ２３周りの温度を、より直接的に検知するマニホルド温度検知手段３４を併設しているので、内燃機関１の状態を正確に把握して動作させることができる。
吸気マニホルド１２に設けるマニホルド温度検知手段３４は、吸気マニホルド１２の分岐管１３に設けたインジェクタ２３から噴射される燃料が、吸気マニホルド１２の内面に付着し易い状態にあるかを検知する。マニホルド温度検知手段３４は、インジェクタ２３からの燃料が付着し易い内壁面を持つところの温度が検知できれば良いので、吸気ポート６の設けられるシリンダヘッド３に設けても良い。この場合は、インジェクタ２３も、シリンダヘッド３に設けても良い。
【００１６】
さらに、この内燃機関１の制御装置３１は、インジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御（ＦＣＵＴ＝０）した条件が成立する場合に、または、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なった条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）するように制御する。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、燃料カット制御が行われない場合は、直ちにこの臨時制御を停止させるので、通常の排気ガス還流制御に戻り、触媒１６の浄化機能を考慮した最適な制御に移行できる。
なお、実施例においては、内燃機関１の冷機状態を判断する閾値である吸気温ＡＴ、冷却水温ＷＴ、マニホルド温度ＩＮＴの設定値の例として、０℃に統一しているが、これに限らず、より低い値としても良いし、個別に値を設定しも良い。この設定値は、機関固有の状態で燃料が内壁面に付着する状態、いわゆる結露状態を判断できれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関が完全な冷機状態で駆動する際に吸気系と排気系との間でガスを循環させ、排気ガスの清浄化と内燃機関温度のを速やかな上昇とを図るものであり、原動機としての各種の内燃機関に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】内燃機関の制御装置の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】制御手段の構成図である。
【図３】（Ａ）は排気ガス還流制御の実行条件判定を示す図、（Ｂ）は排気ガス還流制御の復帰条件判定を示す図である。
【図４】排気ガス還流制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１ 内燃機関
５ 燃焼室
６ 吸気ポート
７ 排気ポート
１２ 吸気マニホルド
１４ 吸気通路
１５ 排気マニホルド
１６ 触媒
１９ 排気通路
２２ 燃料供給手段
２３ インジェクタ
２５ 排気ガス還流手段
２６ 排気ガス還流通路
２７ 還流量制御弁
２８ スロットル開度検知手段
２９ 吸気温検知手段
３０ 冷却水温検知手段
３１ 制御装置
３２ 制御手段
３３ 記憶部
３４ マニホルド温度検知手段
３５ 判定部
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、氷点下となる寒冷地等で、内燃機関が完全な冷機状態で駆動する際に吸気系と排気系との間でガスを循環させ、排気ガスの清浄化と内燃機関温度の速やかな上昇とを図った内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、運転状態に応じて適切に燃焼状態を得るために、制御装置により燃料の噴射量や排気ガスの還流量を制御している。
内燃機関の制御装置には、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温度と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて燃料供給手段及び排気ガス還流手段を制御するものがある。
【０００３】
従来の内燃機関の制御装置には、排気ガスの還流量制御弁のリフト量、大気圧、エンジン回転数、吸気圧力、付着燃料量および付着燃料隔離量により、排気ガスの還流量を制御し、空燃費を最適化するものがある。
また、従来の内燃機関の制御装置には、内燃機関の始動時、再始動時における付着燃料量を推定しまたは、掃気して、始動時における要求燃料量を最適に制御するものがある。
さらに、従来の内燃機関の制御装置には、還流される排気ガスによる熱を混合気通路に伝えることで、燃料噴射後の燃料気化を容易にするものがある。
【特許文献１】特許第３４６２５４３号公報
【特許文献２】特願２００４−１４４０３０号公報
【特許文献３】実開昭５８−１１１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関においては、燃料が噴射される吸気系の管内が冷機（氷点下）の場合、燃焼に寄与しない付着燃料が多いため、運転性を低下させる問題がある。このような問題に対しては、前記特許文献１〜２に開示されるように、内燃機関に供給される燃料が燃焼しているときの付着燃料を補正し、空燃比を最適化するように制御するものがある。
これに対して、内燃機関には、供給される燃料が燃焼していない状態として、燃料カット状態がある。燃料カット状態では、内燃機関は慣性空回り状態であることから、吸気管内面の付着燃料が吸入空気と一緒になって燃焼せずに排出されるため、排気ガスの清浄化の妨げとなる問題がある。
また、冷機状態の内燃機関の始動時には、付着燃料が多いことから、始動性が損なわれる問題がある。この問題に対して、前記特許文献２には、付着燃料を掃気する技術が開示されているが、付着燃料がそのまま燃焼せずに排出される問題がある。また、前記特許文献３には、混合気通路を還流される排気ガスの熱で暖めて燃料気化を促進する技術が開示されているが、通常、エンジンの始動時やエンジンの停止時には排気ガスの還流を停止しているため、始動時の付着燃料を気化できない問題がある。
【０００５】
この発明は、燃焼室から吸気ポートひいては吸気マニホルドの分岐管までが凍結状態となるような内燃機関を完全な冷機状態で駆動する際に、良好な始動性を確保すること、排気ガスとして大気に放出するガスの清浄化を図ること、燃焼室温度など機関内部の温度を速やかに上昇させること、そのために還流する排気ガスの使用時間を早いタイミングから行い、その利用率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給手段及び前記排気ガス還流手段を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より小さく、かつ前記燃料供給手段を燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の内燃機関の制御装置は、燃焼せずに排出され得る吸気系の付着燃料の多くを吸・排気系を含めた内燃機関全体の中で循環させ、付着燃料の未燃成分（ＨＣ成分）を大気中に放出する量を抑制できる。この発明の内燃機関の制御装置は、燃焼によったり触媒の機能によったりする発熱や、その伝達によって暖められた各部の蓄熱からの放射熱、それらを受けて高い温度の排気ガスを吸気系に戻し、熱を再利用して内燃機関の温度を上昇させることができる。この発明の内燃機関の制御装置は、触媒が充分活性化していなくても、早い時期から排気ガスの還流を行うことで、燃焼状態の安定する状態に早く移行させ、結果、完全暖機するまでの時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１は内燃機関の制御装置のシステム構成図、図２は制御手段の構成図、図３の（Ａ）は排気ガス還流制御の実行条件判定を示す図、図３の（Ｂ）は排気ガス還流制御の復帰条件判定を示す図、図４は排気ガス還流制御のタイムチャートである。
図１において、１は内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室である。内燃機関１のシリンダヘッド３には、燃焼室５に連通する吸気ポート６と排気ポート７とを設け、吸気ポート６と排気ポート７とを夫々開閉する吸気弁８と排気弁９とを設けている。
内燃機関１は、吸気管１０とスロットルボディ１１と吸気マニホルド１２とを順次に接続し、吸気マニホルド１２の分岐管１３をシリンダヘッド３に接続し、吸気ポート６に連通するた吸気通路１４を形成している。また、内燃機関１は、排気マニホルド１５と触媒１６と排気管１７とを順次に接続し、排気マニホルド１５の分岐管１８をシリンダヘッド３に接続し、排気ポート７に連通する排気通路１９を形成している。
前記シリンダヘッド３には、混合気に点火する点火プラグ２０を取り付けている。前記スロットルボディ１１には、内燃機関１に供給する空気量を制御するスロットル弁２１を設けている。前記吸気マニホルド１２には、内燃機関１に燃料を供給する燃料供給手段２２を設けている。燃料供給手段２２は、インジェクタ２３を備えている。インジェクタ２３は、内燃機関１に並設した吸気マニホルド１２の取付部２４近傍に、吸気通路１４に臨ませて且つ吸気弁８に指向させて設けている。インジェクタ２３は、燃料タンクから送られる燃料を吸気通路１４に噴射する。
この内燃機関１には、排気通路１９の排気ガスの一部を吸気通路１４に還流させる排気ガス還流手段２５を設けている。排気ガス還流手段２５は、触媒１６の直下流の排気通路１９に上端側端を開口し、下端側端を吸気マニホルド１２のスロットルボディ１１近傍の吸気通路１４に開口する排気ガス還流通路２６を設け、この排気ガス還流通路２６に吸気通路１４への排気ガスの還流量（ＥＧＲ量）を制御する還流量制御弁（ＥＧＲ量制御弁）２７を設けている。
前記スロットルボディ１１には、内燃機関１に供給する空気量を制御するスロットル弁２１の開度を検知するスロットル開度検知手段２８を設けている。前記吸気管１０には、内燃機関１の吸気の温度を検知する吸気温検知手段２９を設けている。前記シリンダブロック２には、内燃機関１を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段３０を設けている。前記インジェクタ２３と還流量制御弁２７とスロットル開度検知手段２８と吸気温検知手段２９と冷却水温検知手段３０とは、制御装置３１の制御手段３２に接続している。制御手段３２は、スロットル開度と吸気温と冷却水温とを含む内燃機関１の運転状態に基づいて、燃料供給手段２２であるインジェクタ２３及び排気ガス還流手段２５である還流量制御弁２７を制御する。
【００１０】
内燃機関１の制御装置３１は、制御手段３２によってインジェクタ２３から噴射する燃料を制御する。制御装置３１による燃料噴射制御は、インジェクタ２３から噴射する燃料の噴射時期及び噴射時間（量）を制御して、最適な時期に最適な量の燃料を噴射する。燃料噴射時期及び燃料噴射時間は、内燃機関１の始動時に実行される始動時噴射制御、通常運転時に実行される始動後噴射制御により決定される。また、制御装置３１による燃料噴射制御は、運転状態に応じて燃料カット制御、排気ガス還流制御（ＥＧＲ制御）を行う。
始動時噴射制御の燃料噴射時期は、始動時の冷却水温に応じた噴射タイミングが定められており、クランク角センサ信号に同期したシーケンシャル噴射を行う。始動時噴射制御の燃料噴射時間は、冷却水温により決定される始動時基本噴射時間に、吸気温補正、電圧補正、エンジン回転速度補正、大気圧補正を加え決定される。なお、始動時基本噴射時間は、冷却水温が低いほど噴射時間を長くして、始動性を向上させる。
始動後噴射制御の燃料噴射時期には、同期噴射と非同期噴射とがある。同期噴射は、通常時に行われ、設定した噴射終了時期となるように噴射開始タイミングを算出し、シーケンシャル噴射を行う。非同期噴射は、減速時燃料カット復帰時、急加速時等に行われ、クランク角センサ信号に同期せず、一時的に全気筒同時噴射を行う。始動後噴射制御の燃料噴射時間は、吸入空気量とエンジン回転速度により基本噴射時間を決定し、この基本噴射時間に各センサからの信号による各種補正を加え、運転状態に応じた最適な燃料噴射時間を決定する。各種補正には、吸気温補正、電圧補正、エンジン回転速度補正、大気圧補正、暖機補正、始動直後増量補正、高温再始動補正、加速増量減速減量補正、空燃費フィードバック補正、空燃費学習補正、パージ濃度補正、吸気管圧力補正がある。
燃料カット制御には、高回転時カット、減速時カット、高車速時カット、始動時カットがある。高回転時カットは、内燃機関１の過回転を防止するため、走行時においてはエンジン回転速度が高側規定値（例えば、６，８００ｒｐｍ）以上の条件が成立する場合に行い、停車時においてはエンジン回転速度が低側規定値（例えば、３，０００ｒｐｍ）以上、かつ規定時間（例えば、１８０秒）継続した条件が成立する場合に行う。減速時カットは、ＨＣ抑制及び燃費向上を図るため、スロットル弁２１のスロットル開度が規定値以下、車速が規定値以上、エンジン回転速度が規定値以上、かつ冷却水温度が既定値以上の条件が成立する場合に行う。高車速時カットは、車速が規定値（例えば、１８０ｋｍ／ｈ）以上の条件が成立する場合に行う。始動時カットは、始動時の点火プラグ２０のかぶりを防止するため、アクセルペダルを規定値まで踏み込んだ状態で内燃機関１の始動を行った条件が成立する場合に行う。なお、最近では、変速時にも微小時間の燃料カット制御を行っており、燃料カット制御の頻度が非常に多くなっている。
排気ガス還流制御は、エンジン負荷及びエンジン回転速度等に応じて還流量制御弁２７の開度を最適に制御することで、ＮＯｘ及びポンピングロスの低域を図る。なお、内燃機関１の始動時及び停止時は、還流量制御弁２７を閉塞（全閉駆動）させるイニシャライズ制御を行う。
【００１１】
この制御装置３１の制御手段３２は、内燃機関１の冷機状態を示す吸気温ＡＴの設定値ＡＴｓ（例えば、０℃）と、内燃機関１の冷機状態を示す冷却水温ＷＴの設定値ＷＴｓ（例えば、０℃）と、スロットル弁２１の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度ＴＨＲの設定値ＴＨＲｓ（例えば、０度［ｄｅｇ］）とを有している。制御手段３２は、これら設定値ＡＴｓ、ＷＴｓ、ＴＨＲｓを記憶部３３に記憶している。
制御手段３２は、内燃機関１の運転状態が、始動後噴射制御中であり、吸気温検知手段２９の検知した吸気温ＡＴが吸気温の設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温検知手段３０の検知した冷却水温ＷＴが冷却水温の設定値ＷＴｓより低い運転状態である条件が成立し、さらに、スロットル開度検知手段２８の検知したスロットル開度ＴＨＲがスロットル開度の設定値ＴＨＲｓより小さく、かつ燃料供給手段２２のインジェクタ２３を燃料カット状態ＦＣＵＴに制御中である条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を開放（全開）するように制御する。
この内燃機関１の制御装置３１は、燃料供給手段２２のインジェクタ２３を、内燃機関１に併設した吸気マニホルド１２の取付部２４近傍に設け、制御手段３２に、温度検知手段として吸気マニホルド１２の温度を検知するマニホルド温度検知手段３４を併設し、かつ吸気マニホルド１２の低温状態を示すマニホルド温度ＩＮＴの設定値ＩＮＴｓ（例えば、０℃）を設定している。制御手段３２は、マニホルド温度ＩＮＴの設定値ＩＮＴｓを記憶部３３に記憶している。
制御手段３２は、内燃機関１の運転状態が、吸気温検知手段２９の検知した吸気温ＡＴが吸気温の設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温検知手段３０の検出した冷却水温ＷＴが冷却水温の設定値ＷＴｓより低い運転状態である条件と、あるいは、マニホルド温度検知手段３４の検知したマニホルド温度ＩＮＴがマニホルド温度の設定値ＩＮＴｓより低い条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を開放（全開）するように制御する。
制御手段３２は、燃料供給手段２２のインジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、スロットル開度検知手段２８の検知したスロットル開度ＴＨＲがスロットル開度の設定値ＩＮＴｓより大きくなった条件が成立する場合に、排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を閉塞（全閉）するように制御する。制御手段３２は、これらの各条件を判定部３５により判定する。
【００１２】
次に、この実施例の作用を説明する。
内燃機関１を始動する際の始動時噴射制御において、制御装置３１は、初期（１回目を含む）噴射を行う前のクランキング中（モータによる回転中）では、還流量制御弁２７を閉塞とする。目的としている燃料の壁面付着がないため、実施する必要がない。この時の動作は、結果的に、従来の内燃機関１における排気ガス還流制御（イニシャライズ）と同じような動作となる。
内燃機関１の始動後噴射制御において、制御装置３１は、図２に示すように、制御手段３２に、吸気温ＡＴと、冷却水温ＷＴと、マニホルド温度ＩＮＴと、スロットル開度ＴＨＲと、各設定値ＡＴｓ、ＷＴｓ、ＩＮＴｓ、ＴＨＲｓと、燃料カット状態ＦＣＵＴとを判定部３５に取り込み、判定部３５の判定結果にしたがって排気ガス還流手段２５の還流量制御弁２７を目標（ＥＧＲＯＮ）まで開閉するように制御する。
制御手段３２は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、図３（Ａ）に示すように、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立すると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
また、制御手段３２は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、図３（Ａ）に示すように、マニホルド温度ＩＮＴが設定値ＩＮＴｓより低い（ＩＮＴ＜ＩＮＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立すると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。内燃機関１は、還流量制御弁２７の開放によって、吸気通路１４と燃焼室５と排気通路１９と排気ガス還流通路２６とが環状に連絡する循環通路を形成する。
一方、制御手段３２は、還流量制御弁２７の開放制御中に、図３（Ｂ）に示すように、燃料カット状態に制御中でなく（ＦＣＵＴ＝０）、インジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なった条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）するように制御する。
【００１３】
この内燃機関１の制御装置３１は、図４に示すように、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い状態で、時間ｔ０において、スロットル開度ＴＨＲが全開（Ｗ．Ｏ．Ｔ．）であり、かつ燃料カット状態に制御中でなく（ＦＣＵＴ＝０）、還流量制御弁２７が閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）している状態から、時間ｔ１において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）する。
内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ２において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中でなくなる（ＦＣＵＴ＝０）と、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）する。その後、内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ３において、スロットル開度ＴＨＲが全開（Ｗ．Ｏ．Ｔ．）から閉じ方向に動作し、時間ｔ４において、燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になっても、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）とする。
内燃機関１の制御装置３１は、時間ｔ５において、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）なり、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）になると、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）する。
なお、図３のタイムチャートでは、燃料カット制御の実施／復帰タイミングと還流量制御弁２７の開閉タイミングをほぼ一致させているが、インジェクタ２３の臨む位置と排気ガス還流通路２６の下流側端開口とが空間的に離れているので、少しの時問的なずれは許容できる。
【００１４】
このように、内燃機関１の制御装置３１は、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件が成立し、さらに、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより小さく（ＴＨＲ＜ＴＨＲｓ）、かつ燃料カット状態に制御中（ＦＣＵＴ＝１）である条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
内燃機関１の制御装置３１は、還流量制御弁２７の開放によって、吸気通路１４の吸気や付着燃料を大気に排出することなく、吸気通路１４と燃焼室５と排気通路１９と排気ガス還流通路２６との間で循環させる。また、内燃機関１の制御装置３１は、還流量制御弁２７の開放によって、触媒１６の浄化能力に応じた触媒通過後の排気通路１９の排気ガスを吸気通路１４に還流させる。触媒１６の活性前では、触媒１６を活性化させるのに若干寄与した後で非常に多くのＨＣを含む排気ガスを還流し、触媒１６の活性後では、触媒１６である程度浄化されＨＣ含有量が比較的少なく、また、ある程度高温となった排気ガスを還流する。吸気マニホルド１２の素材が、樹脂製のように熱伝導率が低い材質ならば、保温効果が高いだけでなく、相対的に燃料の付着しやすいインジェクタ周りの温度を上げるのを早めるのに寄与できる。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、燃焼せずに排出され得る吸気系の付着燃料の多くを吸・排気系を含めた内燃機関全体の中で循環させ、付着燃料の未燃成分（ＨＣ成分）を大気中に放出する量を抑制することができる。また、この内燃機関１の制御装置３１は、燃焼によったり触媒１６の機能によったりする発熱や、その伝達によって暖められた各部の蓄熱からの放射熱、それらを受けて高い温度の排気ガスを吸気系に戻し、熱を再利用して冷機状態の内燃機関１の温度を上昇させることができ、付着燃料の気化を促進して離脱させることができる。さらに、この内燃機関１の制御装置３１は、触媒１６が充分活性化していなくても、早い時期から排気ガスの還流を行うことで、燃焼状態の安定する状態に早く移行させ、結果、内燃機関１が完全暖機するまでの時間を短くすることができる。
【００１５】
また、この内燃機関１の制御装置３１は、インジェクタ２３を設けた吸気マニホルド１２にマニホルド温度検知手段３４を併設し、内燃機関１の始動後噴射制御中に、吸気温ＡＴが設定値ＡＴｓより低く（ＡＴ＜ＡＴｓ）、かつ冷却水温ＷＴが設定値ＷＴｓより低い（ＷＴ＜ＷＴｓ）条件と、あるいは、マニホルド温度ＩＮＴが設定値ＩＮＴｓより低い（ＩＮＴ＜ＩＮＴｓ）条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を開放（ＥＧＲＯＮ＝１）するように制御する。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、吸気マニホルド１２に取り付けたインジェクタ２３周りの温度を、より直接的に検知するマニホルド温度検知手段３４を併設しているので、内燃機関１の状態を正確に把握して動作させることができる。
吸気マニホルド１２に設けるマニホルド温度検知手段３４は、吸気マニホルド１２の分岐管１３に設けたインジェクタ２３から噴射される燃料が、吸気マニホルド１２の内面に付着し易い状態にあるかを検知する。マニホルド温度検知手段３４は、インジェクタ２３からの燃料が付着し易い内壁面を持つところの温度が検知できれば良いので、吸気ポート６の設けられるシリンダヘッド３に設けても良い。この場合は、インジェクタ２３も、シリンダヘッド３に設けても良い。
【００１６】
さらに、この内燃機関１の制御装置３１は、インジェクタ２３の制御を燃料供給状態に復帰制御（ＦＣＵＴ＝０）した条件が成立する場合に、または、スロットル開度ＴＨＲが設定値ＴＨＲｓより大きく（ＴＨＲ≧ＴＨＲｓ）なった条件が成立する場合に、還流量制御弁２７を閉塞（ＥＧＲＯＮ＝０）するように制御する。
これにより、この内燃機関１の制御装置３１は、燃料カット制御が行われない場合は、直ちにこの臨時制御を停止させるので、通常の排気ガス還流制御に戻り、触媒１６の浄化機能を考慮した最適な制御に移行できる。
なお、実施例においては、内燃機関１の冷機状態を判断する閾値である吸気温ＡＴ、冷却水温ＷＴ、マニホルド温度ＩＮＴの設定値の例として、０℃に統一しているが、これに限らず、より低い値としても良いし、個別に値を設定しも良い。この設定値は、機関固有の状態で燃料が内壁面に付着する状態、いわゆる結露状態を判断できれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関が完全な冷機状態で駆動する際に吸気系と排気系との間でガスを循環させ、排気ガスの清浄化と内燃機関温度のを速やかな上昇とを図るものであり、原動機としての各種の内燃機関に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】内燃機関の制御装置の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】制御手段の構成図である。
【図３】（Ａ）は排気ガス還流制御の実行条件判定を示す図、（Ｂ）は排気ガス還流制御の復帰条件判定を示す図である。
【図４】排気ガス還流制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１ 内燃機関
５ 燃焼室
６ 吸気ポート
７ 排気ポート
１２ 吸気マニホルド
１４ 吸気通路
１５ 排気マニホルド
１６ 触媒
１９ 排気通路
２２ 燃料供給手段
２３ インジェクタ
２５ 排気ガス還流手段
２６ 排気ガス還流通路
２７ 還流量制御弁
２８ スロットル開度検知手段
２９ 吸気温検知手段
３０ 冷却水温検知手段
３１ 制御装置
３２ 制御手段
３３ 記憶部
３４ マニホルド温度検知手段
３５ 判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給手段及び前記排気ガス還流手段を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より小さく、かつ前記燃料供給手段を燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給手段を、内燃機関に併設した吸気マニホルドの取付部近傍に設け、前記制御手段に、温度検知手段として吸気マニホルドの温度を検知するマニホルド温度検知手段を併設し、かつ吸気マニホルドの低温状態を示すマニホルド温度の設定値を設定し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件と、あるいは、マニホルド温度検知手段の検知したマニホルド温度がマニホルド温度の設定値より低い条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料供給手段の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より大きくなった条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を閉塞するように制御する請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関に供給する空気量を制御するスロットル弁の開度を検知するスロットル開度検知手段と、内燃機関の吸気の温度を検知する吸気温検知手段と、内燃機関を冷却する冷却水の温度を検知する冷却水温検知手段と、排気ガスの吸気系への還流量を制御する排気ガス還流手段と、スロットル開度と吸気温と冷却水温を含む内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給手段及び前記排気ガス還流手段を制御する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、内燃機関の冷機状態を示す吸気温の設定値と、内燃機関の冷機状態を示す冷却水温の設定値と、スロットル弁の開度が所定値以下であることを示すスロットル開度の設定値とを有し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、始動後燃料制御中であり、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件が成立し、さらに、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より小さく、かつ前記燃料供給手段を燃料カット状態に制御中である条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給手段を、内燃機関に併設した吸気マニホルドの取付部近傍に設け、前記制御手段に、温度検知手段として吸気マニホルドの温度を検知するマニホルド温度検知手段を併設し、かつ吸気マニホルドの低温状態を示すマニホルド温度の設定値を設定し、前記制御手段は、内燃機関の運転状態が、前記吸気温検知手段の検知した吸気温が吸気温の設定値より低く、かつ前記冷却水温検知手段の検知した冷却水温が冷却水温の設定値より低い運転状態である条件と、あるいは、マニホルド温度検知手段の検知したマニホルド温度がマニホルド温度の設定値より低い条件とのうちの、一つ以上の条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を開放するように制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料供給手段の制御を燃料供給状態に復帰制御した条件が成立する場合に、または、前記スロットル開度検知手段の検知したスロットル開度がスロットル開度の設定値より大きくなった条件が成立する場合に、前記排気ガス還流手段を閉塞するように制御する請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２６７１５３（Ｐ２００８−２６７１５３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６９９２（Ｐ２００７−１０６９９２）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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