内燃機関のＥＧＲ制御装置
【課題】ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ実施中にＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁を開弁する加速要求があった場合の過渡状態において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することによる燃焼の悪化や触媒の劣化を抑制する技術を提供する。
【解決手段】ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、スロットル弁と、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、スロットル弁については、該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求におけるスロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、過渡時弁制御を行う制御手段と、を備える。
【解決手段】ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、スロットル弁と、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、スロットル弁については、該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求におけるスロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、過渡時弁制御を行う制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気の一部をＥＧＲ通路を経由して吸気系に流入させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＥＧＲ装置と過給機とを備えた内燃機関において、ＥＧＲ流量の時間的変化からＥＧＲガスが逆流するタイミングを推定し、逆流が生じる前にＥＧＲ弁を閉弁する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ＥＧＲ通路の途中に逆止弁を設け、ＥＧＲガスの逆流を防止する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、排気浄化触媒へ空気を供給するために吸気通路と排気通路とを連通する通路を設け、排気圧と吸気圧に基づいて排気の吸気通路への逆流を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１０１４９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６０５号公報
【特許文献３】特開２００７−３３２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加速要求によりスロットル弁が開弁されると、吸気圧力及び排気圧力がともに上昇するが、排気圧力は吸気圧力よりも遅れて上昇し始める。そのため、排気圧力がスロットル弁開弁前（加速前）の排気圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後（加速後）に収束する吸気圧力近くまで上昇する場合がある。
【０００７】
特に、軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速時のように、スロットル弁開弁前の排気圧力（軽負荷運転状態における排気圧力）が低く、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力（高負荷運転状態における吸気圧力）が高い加速過渡時には、排気圧力の上昇が遅れている期間において一時的に吸気圧力が排気圧力より高くなる可能性がある。
【０００８】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の加速過渡時においては、スロットル弁の開弁と同時にＥＧＲ弁が閉弁されることがあるが、スロットル弁とＥＧＲ弁とでは開度変化の速度に相異があるため、スロットル弁の開弁が完了して吸気圧力や排気圧力が変化し始めた時点でも未だＥＧＲ弁が閉弁完了していない、という場合があり得る。
【０００９】
そのような場合に、上記のように吸気圧力が排気圧力より高くなると、吸気通路内の空気の一部がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入する虞がある。
【００１０】
そうすると、エアフローメータの計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダに吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路に配置される触媒が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題が生じる虞がある。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ実施中にＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁を開弁する加速要求があっ
た場合の過渡状態において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することによる燃焼の悪化や触媒の劣化を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流側の位置に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つ前記スロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、
前記ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、
前記スロットル弁については、
該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求における前記スロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、
該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、
過渡時弁制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の「所定開度」は、スロットル弁の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないように定められる、スロットル弁の開弁開度である。
【００１４】
すなわち、スロットル弁開弁後、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇し、その結果吸気圧力が排気圧力に接近した場合であっても、吸気圧力が排気圧力を超えることがないように定められる、スロットル弁の開弁開度である。
【００１５】
ここで、スロットル弁の開弁開度が小さくなれば（閉じ側の開度になれば）、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が低くなる。スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が、スロットル弁開弁前の排気圧力より低ければ、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からほとんど上昇していない時に吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する吸気圧力近くまで上昇した場合においても、吸気圧力が排気圧力を超えることがないようにすることができる。
【００１６】
従って、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高い場合には、「所定開度」を要求開度より閉じ側の開度であって、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高くならないような開度に設定する。
【００１７】
但し、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合であっても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力を超えるほどの圧力まで上昇しない場合は、スロットル弁の開度を要求開度と等しい開度に設定しても良い。
【００１８】
なお、「吸気圧力が排気圧力より高くならない」という条件は、「排気圧力と吸気圧力との差圧（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値より小さくならない」という条件としても良い。
【００１９】
この場合の「所定値」は、脈動等により排気圧力や吸気圧力が変動した場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないような、吸気圧力と排気圧力との差圧の下
限値に基づいて定めることができる。
【００２０】
このように吸気圧力が排気圧力より所定値以上の余裕代を有して低い圧力までしか上昇しないように「所定開度」を設定すれば、脈動があった場合等において一時的にでも吸気圧力が排気圧力を超えてしまうようなことをも、より確実に抑制することが可能となる。
【００２１】
なお、「吸気圧力が排気圧力より高くならない」という条件は、「排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値より小さくならない」という条件において「所定値」を０とした特別の場合と考えることもできる。
【００２２】
また、以上のように、「所定開度」を、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程において吸気圧力が排気圧力より高くなることが無いようなスロットル弁の開弁開度として設定する他に、本発明は、「所定開度」を、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程において吸気圧力が排気圧力より高くなることをある程度までは許容する考え方に基づいて定めることを含んでも良い。
【００２３】
すなわち、吸気圧力が排気圧力より高くなることにより、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入したとしても、当該空気の逆流に起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が所定の許容範囲内に収まるようなスロットル弁の開弁開度として、「所定開度」を定めることができる。
【００２４】
これは、上記の「排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値より小さくならない」という条件において「所定値」を負の値とした特別の場合と考えることもできる。
【００２５】
また、本発明の「所定開度」は、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中に亘って一定の開度としても良いし、可変の開度としても良い。
【００２６】
本発明によれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、スロットル弁が上記のように定められる「所定開度」までしか開弁されないので、ＥＧＲ弁が開弁状態である時に吸気圧力が排気圧力より高い状態となることを抑制できる。
【００２７】
従って、ＥＧＲ弁の閉弁完了が遅れている期間中に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することを抑制できる。
【００２８】
そして、ＥＧＲ弁が閉弁完了した後に、スロットル弁が要求開度まで開弁される。スロットル弁を当該要求開度まで開弁することに伴う圧力変化の過程で一時的又は定常的に吸気圧力が排気圧力を超えることがあっても、既にＥＧＲ弁は閉弁しているので、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することはない。
【００２９】
このように、本発明によれば、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁を開弁する運転状態への加速過渡時において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することを抑制できる。
【００３０】
よって、エアフローメータの計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダに吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路に配置される触媒が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題の発生を抑制することが可能になる。
【００３１】
本発明において、「所定開度」は、前記制御要求直前の運転状態における前記スロットル弁の開度としても良い。
【００３２】
この場合、制御手段は、制御要求があった時からＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中、スロットル弁の開度を制御要求直前の運転状態におけるスロットル弁開度に維持する。そして、ＥＧＲ弁が閉弁完了した後でスロットル弁を要求開度まで開弁する。
【００３３】
これは、ＥＧＲ弁の閉弁制御の開始タイミングに対して、スロットル弁を要求開度まで開弁する制御の開始タイミングを、ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの期間だけ遅延させることを意味する。
【００３４】
これにより、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、吸気圧力及び排気圧力は加速要求前の圧力からほとんど変化しないので、ＥＧＲ弁が未だ開弁状態にある期間中に吸気圧力が排気圧力より高くなることをより確実に抑制でき、空気の逆流による燃焼の悪化や触媒の劣化をより確実に抑制することが可能になる。
【００３５】
このように、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁の開度を変化させないようにすれば、ＥＧＲ弁が開弁している時に吸気圧力が排気圧力を超えることを確実に抑制できるが、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間においても、吸気圧力が排気圧力を超えない範囲で、スロットル弁を徐々に開弁していくようにしても良い。
【００３６】
例えば、本発明において、前記制御手段は、前記過渡時弁制御において、前記ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの間、
排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い場合には、前記スロットル弁の開度を所定開度変化量だけ開き側に変化させ、
そうでない場合には、前記スロットル弁の開度を変化させないことにより、
前記スロットル弁の開度を段階的に前記要求開度に向かって変化させていくようにしても良い。
【００３７】
ここで、「所定開度変化量」は、少なくとも、制御要求直前のスロットル弁開度と要求開度との差よりも小さい開度変化量である。すなわち、制御要求直前のスロットル弁開度から、複数回、所定開度変化量だけスロットル弁を開弁することを経て、スロットル弁を要求開度まで開弁させる。
【００３８】
「所定開度変化量だけ開き側に変化させる」ことには、スロットル弁の開度を階段状に変化させることや、時間に応じて連続的に変化させることを含む。例えば、「排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い」という条件が満たされた時点で、スロットル弁の開度を現状の開度より所定開度変化量だけ開き側の開度に変更するようにしても良い。また、「排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い」という条件が満たされている期間中、スロットル弁の開度をある変化速度で開き側に連続的に変化させていくようにしても良い。これらを適宜組み合わせた変化のさせ方としても良い。
【００３９】
「所定圧力」は、排気圧力が吸気圧力より当該「所定圧力」以上高い場合に、スロットル弁の開度を「所定開度変化量」だけ開き側に開弁することに伴う排気圧力及び吸気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることが無いような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定めることができる。
【００４０】
或いは、吸気圧力が排気圧力より高くなった場合においても、その際に吸気通路からＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入する空気量が所定の許容量を超えることが無いような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定めても良い。この考え方は上述した「所定開度」の定め方と共通である。
【００４１】
「所定圧力」を０とすれば、上記の過渡時弁制御は、排気圧力が吸気圧力以上の場合に
は、スロットル弁を所定開度変化量だけ開弁し、吸気圧力が排気圧力より高い場合には、その時のスロットル弁の開度を維持する、という制御となる。
【００４２】
「所定圧力」が負の値とすれば、上記の過渡時弁制御には、吸気圧力が排気圧力よりわずかに高い場合においても、スロットル弁を所定開度変化量だけ開弁することが含まれる。その場合、もちろん、吸気圧力が排気圧力より高いことによって空気の逆流が起こった場合であっても、その逆流量が所定の許容範囲内に収まるように、「所定圧力」や「所定開度変化量」が定められる。
【００４３】
上記の過渡時弁制御においては、現状の排気圧力及び吸気圧力を測定又は計算により取得し、取得した排気圧力及び吸気圧力の比較に基づいて、スロットル弁の所定開度変化量の開弁又は開度維持を選択することができる。
【００４４】
上記の過渡時弁制御によれば、スロットル弁は、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中においても要求開度に向かって徐々に開弁されていくので、当該期間中にスロットル弁の開度を要求開度より閉じ側の開度までしか開弁しないことに起因するトルク不足を抑えることができる。
【００４５】
軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速時においては、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度が小さいので、スロットル弁開弁前の排気圧力が低く、且つ、高負荷運転状態におけるスロットル弁開度が大きいので、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が高い。
【００４６】
そのため、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇した場合に、吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【００４７】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁が開弁され且つ機関負荷が所定負荷より小さい軽負荷運転状態から、前記ＥＧＲ弁が閉弁され且つ前記スロットル弁が所定の基準開度より開き側の開度に開弁される高負荷運転状態への加速要求時に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００４８】
このように、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなり易い過渡要求条件において、本発明に係る過渡時弁制御を行うことにより、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流することを好適に抑制することができる。
【００４９】
ここで、「所定負荷」及び「所定の基準開度」は、当該「所定負荷」より軽負荷の運転状態における排気圧力より、当該「所定の基準開度」より開き側の開度までスロットル弁が開弁された時の収束後の吸気圧力の方が高くなるような、負荷及びスロットル弁の開弁開度である。
【００５０】
或いは、「所定負荷」より軽負荷の運転状態における排気圧力と、「所定の基準開度」より開き側の開度までスロットル弁が開弁された時の収束後の吸気圧力と、の差（該排気圧力から該吸気圧力を減算した値）が、上述した「所定値」（すなわち脈動による圧力変動があった場合においても吸気圧力が排気圧力を超えないような両者の差圧の下限値）より小さくなるような、負荷及びスロットル弁の開弁開度である。
【００５１】
スロットル弁が全開にされる加速過渡時においては、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力は大気圧に近い圧力になるため、特にスロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなり易い。
【００５２】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記制御要求における前記スロットル弁の要求開度が全開である場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００５３】
これにより、スロットル弁の要求開度が全開である加速過渡時において、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流することを確実に抑制することができる。
【００５４】
スロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないのであれば、ＥＧＲ弁が開弁状態であっても吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流する虞はない。
【００５５】
従って、そのような場合には、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を要求開度より閉じ側の開度に制限したり、といった本発明に係る過渡時弁制御を実行しなくても、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題が生じる虞はない。
【００５６】
本発明に係る過渡時弁制御において、スロットル弁の開弁開度が要求開度より閉じ側の開度に制限されると、トルク不足が生じる場合があるため、過渡時弁制御を実行しなくても空気の逆流の虞が無い場合には、過渡時弁制御を行わないようにしても良い。
【００５７】
そこで、本発明において、前記制御手段は、
前記スロットル弁の開度を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合の収束後の吸気圧力を予測する手段と、
前記制御要求時における排気圧力を取得する手段と、
を有し、前記予測した吸気圧力が前記取得した排気圧力より高い場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００５８】
スロットル弁を要求開度まで開弁したと仮定した場合の収束後の吸気圧力は、例えば、開弁前のスロットル弁開度、開弁後のスロットル弁開度（すなわち要求開度）、吸気流量、吸気バルブのバルブ特性（作用角、リフト量、開閉タイミング）、内燃機関の運転条件、吸気通路の配管長や配管容積、吸気温度等の諸量に基づく公知の計算方法により予測することができる。
【００５９】
また、制御要求時における排気圧力は、例えば、定常状態における吸気流量と排気圧力との関係を予め求めたマップに対して１次遅れ演算をすることにより推定することができる。或いは、圧力センサによる計測によって排気圧力を取得することも可能である。
【００６０】
このようにして予測された吸気圧力と取得された排気圧力との関係は、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合の圧力変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から全く上昇しておらず、且つ、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力まで上昇し終わっている、という最も極端な状況（最も吸気圧力が排気圧力に接近する状況）が実現した場合における吸気圧力と排気圧力との関係を表していると考えられる。
【００６１】
従って、予測された吸気圧力が取得された排気圧力より高い場合に、本発明に係る過渡時弁制御を行うようにすれば、スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力を超えることを好適に抑制できる。
【００６２】
逆に、このようにして予測された吸気圧力が取得された圧力より高くない場合には、本発明に係る過渡時弁制御を行わなくても、換言すれば、ＥＧＲ弁の閉弁に対して遅延無くスロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化
の過程で吸気圧力が排気圧力を超える虞はないので、本発明に係る過渡時弁制御を実行しないようにすることができる。
【００６３】
こうすることにより、不必要にスロットル弁の開弁開始を遅延させたりスロットル弁の開弁開度を制限したりすることを抑制でき、トルク不足が生じることを抑制することも可能になる。
【００６４】
なお、「予測した吸気圧力が取得した排気圧力より高い」という条件は、「取得した排気圧力と予測した吸気圧力との差（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値より小さい」という条件に替えても良い。
【００６５】
この場合の「所定値」は、脈動があって排気圧力や吸気圧力が変動した場合においても、吸気圧力が排気圧力を超えることが無いような排気圧力と吸気圧力の差圧の下限値に基づいて定めることができる。
【００６６】
スロットル弁を要求開度まで開弁し、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなることがあったとしても、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ逆流する空気量がそれほど多くなく、それに起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるのであれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を要求開度より閉じ側の開度に制限したり、といった本発明に係る過渡時弁制御を必ずしも実行する必要はない。
【００６７】
上述のように、本発明に係る過渡時弁制御において、スロットル弁の開弁開度が要求開度より閉じ側の開度に制限されると、トルク不足が生じる場合があるため、過渡時弁制御を実行しなくても燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まる場合には、過渡時弁制御を行わないようにしても良い。
【００６８】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記制御要求があった時点で前記スロットル弁を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合に、前記吸気通路から前記ＥＧＲ通路を逆流して前記排気通路に流入する空気量を予測する手段を有し、前記予測した空気量が所定の許容量より多い場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００６９】
「所定の許容量」とは、その量の空気が吸気通路からＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入したとしても、それに起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるような空気量の上限値に基づいて定めることができる。
【００７０】
制御要求があった時点でスロットル弁を要求開度まで開弁したと仮定した場合に起こると予測される空気の逆流量は、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合に予測されるＥＧＲ通路の上流端の圧力（排気通路におけるＥＧＲ通路の接続箇所近傍の排気圧力）と、ＥＧＲ通路の下流端の圧力（吸気通路におけるＥＧＲ通路の接続箇所近傍の吸気圧力）と、の差圧、ＥＧＲ弁の開度、ＥＧＲ通路の配管長や配管径等に基づいて計算することができる。
【００７１】
このようにして予測された逆流空気量が許容量より多い場合に、本発明に係る過渡時弁制御を行うようにすれば、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が開弁される運転状態への過渡時に、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流し、それに起因して許容範囲を超える程度の燃焼の悪化や触媒の劣化が起こることを、好適に抑制することができる。
【００７２】
逆に、このようにして予測された逆流空気量が許容量以下である場合には、本発明に係
る過渡時弁制御を行わなくても、換言すれば、ＥＧＲ弁の閉弁に対して遅延無くスロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、上記過渡時に許容範囲を超える程度の燃焼の悪化や触媒の劣化が起こる虞はないと判断できるので、本発明に係る過渡時弁制御を実行しないようにすることができる。
【００７３】
こうすることにより、不必要にスロットル弁の開弁開始を遅延させたりスロットル弁の開弁開度を制限したりすることを抑制でき、トルク不足が生じることを抑制することも可能になる。
【００７４】
本発明において、前記ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータとして、その応答速度が前記スロットル弁を駆動するアクチュエータの応答速度と略等しいものを用いるようにしても良い。
【００７５】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が開弁される運転状態への過渡時に、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気の逆流が起こる要因は、上述したように、ＥＧＲ弁の開度変化速度がスロットル弁の開度変化速度に比べて遅いため、スロットル弁開弁完了に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなった時に、未だＥＧＲ弁が閉弁完了していない場合があることにある。
【００７６】
従って、ＥＧＲ弁の開度変化速度が速ければ、上記過渡時においてＥＧＲ弁が閉弁完了するのに要する時間が短くなるので、本発明に係る過渡時弁制御においてスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を制限したりする期間を短縮することができる。
【００７７】
また、ＥＧＲ弁が閉弁完了するのに要する時間が短くなれば、加速要求時にスロットル弁を要求開度まで開弁しても空気の逆流量が許容量より多くなりにくくなると考えられる。
【００７８】
従って、本発明において、空気の逆流量が許容量以下なら過渡時弁制御を実行しないような構成とした場合には、過渡時弁制御の実行が要求される機会を減らすことができる。
【００７９】
これにより、スロットル弁を要求開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑えることができる。
【００８０】
本発明は、前記吸気通路における前記スロットル弁の設置箇所の上流の位置に設けられたコンプレッサと、前記排気通路に設けられたタービンと、を有するターボチャージャを更に備えた内燃機関に適用することもできる。
【００８１】
このようなターボチャージャを備えた内燃機関においては、コンプレッサによって吸気が加圧されるので、軽負荷から高負荷への加速等の過渡時において吸気圧力が排気圧力より高くなる可能性が高い。
【００８２】
この点、本発明を適用すれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、吸気圧力が排気圧力より高くならないような所定開度にスロットル弁が制御されるので、ターボチャージャを備えた内燃機関においても、加速過渡時における吸気通路から排気通路への空気の逆流を好適に抑制することができる。
【発明の効果】
【００８３】
本発明により、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ実施中にＥＧＲ弁を閉弁
し且つスロットル弁を開弁する加速要求があった場合の加速過渡において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することによる燃焼の悪化や触媒の劣化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００８５】
図１は、本実施例に係るＥＧＲ制御装置を適用するエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。
【００８６】
図１において、エンジン１は４つの気筒５を有する火花点火式のガソリンエンジンである。各気筒５は吸気ポートを介して吸気通路６に連通している。また、各気筒５は排気ポートを介して排気通路９に連通している。エンジン１には吸気ポートを開閉する吸気バルブ及び排気ポートを開閉する排気バルブが備えられている。
【００８７】
吸気通路６には上流側からエアフローメータ７、ターボチャージャ８のコンプレッサ２、スロットル弁１４が設けられている。排気通路９には上流側からターボチャージャ８のタービン３、排気浄化用の触媒４が設けられている。触媒４は、具体的には、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、それらを担持するパティキュレートフィルタ等である。
【００８８】
タービン３より上流側の排気通路９と、スロットル弁１４より下流側の吸気通路６とは、ＥＧＲ通路１２によって連通している。ＥＧＲ通路１２にはＥＧＲ弁１３が設けられている。ＥＧＲ弁１３の開度は開度センサ１５によって測定される。排気通路９を流れる排気の一部がＥＧＲ通路１２を通って吸気通路６に流入することにより、ＥＧＲが行われる。
【００８９】
エンジン１にはエンジン１の運転状態を制御するコンピュータであるＥＣＵ１６が備えられている。ＥＣＵ１６には上述したエアフローメータ７、開度センサ１５の他、クランク角度センサ１０及びアクセル開度センサ１１その他各種センサなどが接続され、その計測データがＥＣＵ１６に入力される。
【００９０】
また、ＥＣＵ１６には上述したスロットル弁１４やＥＧＲ弁１３その他の各種機器が接続され、ＥＣＵ１６からこれら各種機器に制御信号が出力される。ＥＣＵ１６は各種センサから入力される測定データに基づいてエンジン１の運転状態やドライバーの要求を取得し、それに基づいてスロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、その他各種機器の動作を制御する。
【００９１】
例えば、図２は、エンジン１の運転領域とＥＧＲ弁１３の開度制御との対応関係を定めたマップの一例を示す。
【００９２】
図２の運転領域Ａはアイドル運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３は閉弁され、ＥＧＲは実施されない。
【００９３】
運転領域Ｂは軽負荷運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３が開弁され、ＥＧＲが実施される。実際にはクランク角度センサ１０による計測値から把握される回転数及びアクセル開度センサ１０による計測値から把握されるアクセル開度に応じてさらに細かくＥＧＲ
弁開度の目標値が定められる。
【００９４】
運転領域Ｃはスロットル弁１４が全開又は全開に近い大開度まで開弁される高負荷運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３は閉弁され、ＥＧＲは実施されない。
【００９５】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転領域Ｂに属する運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が大開度に開弁される高負荷運転領域Ｃに属する運転状態への加速要求があった場合における、ＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御について説明する。
【００９６】
このような加速要求があった場合、従来技術では、スロットル弁１４を開弁する制御とＥＧＲ弁１３を閉弁する制御とを同時に開始する制御が考えられる。
【００９７】
図３はこのようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【００９８】
図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１におけるアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度は比較的小さい開度Ｄｔｈ１であり、加速要求におけるスロットル弁１４の要求開度は比較的大きい開度Ｄｔｈ２（＞Ｄｔｈ１）であるとする。
【００９９】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３について、図３（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１００】
また、スロットル弁１４についても、図３（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１０１】
このスロットル弁１４の開弁により、図３（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は比較的短時間で高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２まで開弁し、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図３（Ｄ）に示すように、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘが上昇する。
【０１０２】
ここで、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程においては、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に遅れる。
【０１０３】
そのため、図３（Ｄ）に示すように、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４の開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時刻ｔ２近傍において、吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁１４の開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２近くの圧力まで上昇し、吸気圧力の上昇より遅れた時刻ｔ３近傍において排気圧力の上昇が始まる場合がある。
【０１０４】
特に、この例のように、軽負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度が小さいために軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１が比較的低く、且つ、高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度が大きいために高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２が比較的高い
場合には、図３（Ｄ）に示すように、吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ（ｔ２〜ｔ３）において、吸気圧力が排気圧力にかなり接近することになる。
【０１０５】
このような場合、脈動により吸気圧力や排気圧力が変動した場合や、ターボチャージャ８による過給によって吸気圧力がさらに上昇した場合等において、吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【０１０６】
ここで、図３（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１においてスロットル弁１４の開弁開始と同時にＥＧＲ弁１３の閉弁が開始された場合であっても、スロットル弁１４の駆動アクチュエータの応答速度と比較してＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度が遅い場合、スロットル弁１４が開弁完了して吸気圧力や排気圧力が上昇している時になっても未だＥＧＲ弁１３の閉弁が完了しない場合がある。
【０１０７】
例えば、スロットル弁の駆動アクチュエータとして応答速度の速いＤＣモータを用いる場合、スロットル弁の開弁開始から全開完了までは概ね３０〜５０ｍｓのオーダーの遅延がある。
【０１０８】
一方、ＥＧＲ弁の駆動アクチュエータとしては、弁開度を安定的に維持する性能及び耐熱性の観点からステップモータを用いる場合があるが、ステップモータの応答速度はＤＣモータと比較して遅いため、ＥＧＲ弁の閉弁開始から閉弁完了までは４００ｍｓ前後のオーダーの遅延がある。
【０１０９】
このような応答速度の相異によって、スロットル弁１４の開弁動作の完了よりもＥＧＲ弁１３の閉弁動作の完了が遅れる。
【０１１０】
ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）とが、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように重なっている場合、ＥＧＲ弁１３が開弁している状態で、ＥＧＲ通路１２の下流側（吸気通路６側）の圧力（すなわち吸気圧力）がＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）の圧力（すなわち排気圧力）より高くなる可能性がある。
【０１１１】
その場合、吸気通路６内の空気の一部がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞がある。
【０１１２】
そうすると、エアフローメータ７の計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダ５に吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路９に配置された触媒４が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題が生じる虞がある。
【０１１３】
そこで、本実施例のＥＧＲ制御装置では、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合、まずＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始し、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、スロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始するようにした。
【０１１４】
図４は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１１５】
図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１１６】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３にいては、図４（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１１７】
一方、スロットル弁１４については、図４（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１においては、スロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始しない。
【０１１８】
そして、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０１１９】
時刻ｔ４においてスロットル弁１４の開弁制御が開始されると、図４（Ｂ）に示すように、比較的短時間でスロットル弁１４は要求開度であるＤｔｈ２まで開弁される。
【０１２０】
そして、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図４（Ｄ）に示すように、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘが上昇する。
【０１２１】
スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇の態様は、図３で説明した場合と同様である。
【０１２２】
すなわち、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４の開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時（時刻ｔ５近傍）において、吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁１４の開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２近くの圧力まで上昇し、この吸気圧力の上昇に遅れて（時刻ｔ６近傍）排気圧力の上昇が始まる。
【０１２３】
そして、図３で説明した場合と同様に、吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ’においては、吸気圧力が排気圧力にかなり接近することになり、場合によっては吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【０１２４】
しかしながら、本実施例の弁制御を実行した場合には、このようなスロットル弁１４の開弁に伴う圧力変化は、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４以降に生じる。
【０１２５】
従って、ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１’（ｔ５〜ｔ６）とは、図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、重なることはない。
【０１２６】
よって、たとえＥＧＲ通路１２の下流側（吸気通路６側）の圧力（すなわち吸気圧力）がＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）の圧力（すなわち排気圧力）より高くなったとしても、その時ＥＧＲ弁１３は既に閉弁しているので、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞は無い。
【０１２７】
従って、上述したような燃焼の悪化や触媒４の劣化といった問題の発生を抑制することが可能となる。
【０１２８】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４
の開度制御の実行手順について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０１２９】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１６は、現在のスロットル弁１４の開度よりもより開き側の開度までスロットル弁１４を開弁する要求があったか否かを判定する。ステップＳ１０１でスロットル弁１４の開弁が要求されていると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０１でスロットル弁１４の開弁が要求されていないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３０】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１６は、現在のＥＧＲ弁１３が開弁状態であり、且つＥＧＲ弁１３を閉弁する要求があったか否かを判定する。
【０１３１】
ステップＳ１０２でＥＧＲ弁１３の開弁状態からのＥＧＲ弁１３の閉弁が要求されていると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０３に進む。
【０１３２】
一方、ステップＳ１０２でＥＧＲ弁１３の開弁状態からのＥＧＲ弁１３の閉弁が要求されていないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度Ｄｔｈ２（＞Ｄｔｈ１）に設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。
【０１３４】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始する。この時、スロットル弁１４については、ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始しない。
【０１３５】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の実際の開度を取得する。本実施例では、開度センサ１５による計測値に基づいてＥＧＲ弁１３の実開度を取得する。
【０１３６】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１０５で取得した実ＥＧＲ弁開度がステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２に達したか否かを判定する。
【０１３７】
ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０７に進む。
【０１３８】
一方、ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が未だ閉弁完了していないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０５に戻る。図４の例では、時刻ｔ４以降に本ステップＳ１０６が実行された時に肯定判定されることになる。
【０１３９】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始する。
【０１４０】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１４１】
その結果、エアフローメータ７の計測値に基づいて算出される吸入空気量と実際にシリンダ５に吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、触媒４に過剰にリーンなガスが流入して触媒４が劣化したり、といった問題が生じることを抑制することが可能となる。
【０１４２】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例２】
【０１４３】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例におけるエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１で説明したものと特に記載のない限り同一である。実施例１と同一の構成要素については同一の名称及び符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１４４】
本実施例は、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合に実行されるＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御内容が実施例１と異なる。
【０１４５】
本実施例では、このような加速要求があった時点で、実施例１同様にＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始するが、この時、本実施例では、スロットル弁１４を開弁する制御も同時に開始する。
【０１４６】
但し、この時のスロットル弁１４の開弁開度は、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度より開き側であって且つ加速要求におけるスロットル弁１４の要求開度より閉じ側の開度とする。
【０１４７】
この点で、加速要求があった時点ではＥＧＲ弁１３の閉弁制御のみ開始し、スロットル弁１４の開度は軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度から変化させずにＥＧＲ弁１３の閉弁が完了するまで軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度に維持するようにした実施例１と異なる。
【０１４８】
なお、本実施例においても、実施例１同様に、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求開度まで開弁する。
【０１４９】
図６は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１５０】
図６（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１５１】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３については、図６（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１５２】
また、スロットル弁１４については、図６（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、所定開度Ｄｔｈ３を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１５３】
所定開度Ｄｔｈ３は、図６（Ｂ）に示すように、軽負荷運転状態におけるスロットル弁
開度Ｄｔｈ１より開き側で且つ高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の要求開度Ｄｔｈ２よりも閉じ側の開度である。
【０１５４】
この所定開度Ｄｔｈ３は、スロットル弁１４をその開度まで開弁することに伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れることにより、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していない時に吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような状況が生じた場合であっても、排気圧力と吸気圧力との差圧（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値α以下にならないような、スロットル弁１４の開弁開度の上限値に基づいて定められる。
【０１５５】
この所定値αは、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断することができるような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０１５６】
このスロットル弁１４の開弁により、図６（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は応答性良く所定開度Ｄｔｈ３まで開弁し、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図６（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が上昇する。
【０１５７】
ここで、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れることにより、図６（Ｄ）に示すように、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４を所定開度Ｄｔｈ３まで開弁する前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時刻ｔ２近傍において、吸気圧力がスロットル弁１４を所定開度Ｄｔｈ３まで開弁した後に収束する吸気圧力Ｐｉｎ３近くの圧力まで上昇する。そして、吸気圧力の上昇より遅れた時刻ｔ３近傍において排気圧力の上昇が始まる。
【０１５８】
そのため、図６（Ｄ）に示すように、図３で説明した場合と同様に吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）が生じる。
【０１５９】
そして、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度がスロットル弁１４の駆動アクチュエータの応答速度より遅い場合には、やはり図３で説明した場合と同様に、ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）とが、図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように重なる。
【０１６０】
しかしながら、本実施例の場合、この時のスロットル弁１４の開弁開度である所定開度Ｄｔｈ３は、上記のように、スロットル弁開弁前の排気圧力Ｐｅｘ１と、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力Ｐｉｎ３と、の差圧が所定値α以下にならないように定められているので、図６（Ｄ）に示すように、この期間Δｔ１において吸気圧力が排気圧力より高くなることはない。
【０１６１】
よって、たとえこの期間Δｔ１においてＥＧＲ弁１３が開弁状態であっても、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することはない。従って、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１６２】
更に、本実施例の場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１よりも開き側の所定開度Ｄｔｈ３までスロットル弁１４が開弁されるので、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間中においても好適にトルクを確保できるというメリットもある。
【０１６３】
本実施例では、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４において、所定開度Ｄｔｈ３から
、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１６４】
時刻ｔ４においてスロットル弁１４の開弁制御が開始されると、図６（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は応答性良く要求開度Ｄｔｈ２まで開弁される。
【０１６５】
そして、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図６（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が上昇する。
【０１６６】
この場合も、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に対して遅れるため、時刻ｔ５近傍において吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力Ｐｉｎ２近い圧力まで上昇してから、時刻ｔ６近傍において排気圧力が高負荷運転状態における排気圧力Ｐｅｘ２近い圧力まで上昇するまでに、遅れ期間Δｔ１’が生じることになるが、図６（Ｄ）に示すように、この期間Δｔ１’においても、吸気圧力（〜Ｐｉｎ２）と排気圧力（〜Ｐｅｘ３）とは、吸気圧力が排気圧力より高くなるほどまでには接近しない。
【０１６７】
また、この排気圧力の上昇が遅れる期間Δｔ１’において、吸気圧力が排気圧力より高くなることがあったとしても、図６（Ｃ）に示すように、この時点でＥＧＲ弁１３は既に閉弁しているので、吸気通路６からＥＧＲ通路１２経由で排気通路９へ空気が逆流することはない。
【０１６８】
従って、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１６９】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【０１７０】
図７のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。図７のフローチャートにおいて、図５のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図５のフローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１７１】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２では、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求時において、肯定判定がなされ、その場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０３に進む。否定判定がなされた場合にはＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１７２】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２の間の所定開度Ｄｔｈ３（Ｄｔｈ１＜Ｄｔｈ３＜Ｄｔｈ２）に設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。
【０１７３】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ２０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始するとともに、スロットル弁１４について、前記ステップＳ２０３で設定した目標開度Ｄｔｈ３への開弁制御を開始する。
【０１７４】
ステップＳ１０５及びステップＳ１０６においてＥＧＲ弁１３の閉弁が完了したと判定
されるのを待って、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７に進む。
【０１７５】
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に設定する。
【０１７６】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ２０７で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始する。
【０１７７】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１７８】
また、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することもできる。
【０１７９】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例３】
【０１８０】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例におけるエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１で説明したものと特に記載のない限り同一である。実施例１と同一の構成要素については同一の名称及び符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１８１】
本実施例は、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合に実行されるＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御内容が実施例１と異なる。
【０１８２】
本実施例では、このような加速要求があった時点で、実施例１同様にＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始する。
【０１８３】
スロットル弁１４の開度制御については、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって段階的に徐々に開弁していく制御を行う。
【０１８４】
この点で、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１に維持する制御を行う実施例１や、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を所定開度Ｄｔｈ３（Ｄｔｈ１＜Ｄｔｈ３＜Ｄｔｈ２）まで開弁して該所定開度Ｄｔｈ３に維持する制御を行う実施例２とは、相異する。
【０１８５】
図８は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１８６】
図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１８７】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３については、図８（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１８８】
また、スロットル弁１４については、図８（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１から、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４までの期間、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって一定開度ΔＤｔｈずつ段階的に開弁していく過渡時弁制御を行う。
【０１８９】
この「一定開度ΔＤｔｈ」は、スロットル弁１４を開度変化量ΔＤｔｈだけ開弁することに伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、及び、一定開度ΔＤｔｈずつの段階的な開度変化によってスロットル弁１４を軽負荷運転状態における開度Ｄｔｈ１から高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁していく過程において、排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値α以下にならないような開度変化量として、過渡条件や運転状態に応じて予め求めておく。
【０１９０】
所定値αは実施例２で説明したものと同様である。すなわち、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断することができるような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０１９１】
なお、α＝０とした場合は、単純に、開度変化量ΔＤｔｈを、吸気圧力が排気圧力より高くならないようなスロットル弁１４の開度変化量として定めることに相当する。
【０１９２】
また、α＜０とした場合は、スロットル弁１４の開度変化に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなり、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こった場合においても、その逆流量が許容量以下に収まるような開度変化量としてΔＤｔｈを定めることに相当する。
【０１９３】
このような段階的なスロットル弁１４の開弁により、図８（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が徐々に増加していく。
【０１９４】
この場合も、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に対して遅れるが、両者は一挙に高負荷運転状態における圧力に収束するのではなく、図８（Ｄ）に示すように、互いの差圧がα以下にならないように段階的に高負荷運転状態における圧力まで上昇していく。
【０１９５】
よって、図８（Ｄ）に示すように、スロットル弁１４の段階的な開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることを抑制できる。従って、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２経由で排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１９６】
これにより、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１９７】
更に、本実施例の場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間においても、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって段階的にスロットル弁１４が開弁されていくので、当該期間において高負荷運転状態における本来の要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２よりも閉じ側の開度にスロットル弁１４を制御することに起因するトルク不足を抑え、好適にトルクを確保できるというメリットもある。
【０１９８】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図９及び図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【０１９９】
図９及び図１０のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。図９及び図１０のフローチャートにおいて、実施例１で説明した図５のフローチャート又は実施例２で説明した図７のフローチャートにおけるステップと同一の内容のステップについては、図５又は図７と同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２００】
図９のステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求時において、肯定判定がなされた場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０３に進む。否定判定がなされた場合には、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２０１】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。スロットル弁１４の目標開度については後述するステップＳ３０４−Ｓ３０７において設定するため、ここでは設定しない。
【０２０２】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ３０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始する。
【０２０３】
次に、図１０のステップＳ３０４において、ＥＣＵ１６は、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘを取得する。吸気圧力はエアフローメータ７による計測値やスロットル弁１４の開度、エンジン１の運転状態等に基づく計算により取得する。
【０２０４】
或いは、図１には図示していないが、吸気通路６に圧力センサを設置し、該圧力センサによる計測値に基づいて吸気圧力を取得しても良い。
【０２０５】
また、排気圧力は、エアフローメータ７による計測値に基づいて計算される吸気流量と排気圧力との定常時における関係を予め調べて作成したマップに対して一次遅れ演算を行うことによって取得する。
【０２０６】
或いは、吸気圧力の場合と同様に、図１には図示しない圧力センサを排気通路９に設置し、該圧力センサによる計測値に基づいて排気圧力を取得しても良い。
【０２０７】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ１６は、前記ステップＳ３０４で取得した吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘに基づいて、排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ）が所定値βより大きいか否かを判定する。
【０２０８】
ここで、所定値βは、スロットル弁１４を開度変化量ΔＤｔｈだけ開弁しても、当該スロットル弁１４の開弁に伴う圧力変化の過程で排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値α以下にならないような、現状の吸気圧力と排気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０２０９】
ステップＳ３０５で排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧が所定値βより大きいと判定された場合（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ＞β）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０６に
進む。
【０２１０】
一方、ステップＳ３０５で排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧が所定値βより大きくないと判定された場合（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ≦β）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０７に進む。
【０２１１】
ステップＳ３０６において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を、現状のスロットル弁開度Ｄｔｈから所定開度ΔＤｔｈだけ開き側の開度に設定する。
【０２１２】
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を、現状のスロットル弁開度Ｄｔｈに維持する。
【０２１３】
ステップＳ３０８において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ３０６で設定した目標開度への開弁制御又はステップＳ３０７で設定した開度に維持する制御を行う。
【０２１４】
続いてステップＳ１０５及びステップＳ１０６において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かの判定を行い、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了したと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７に進む。ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了していないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ３０４に戻る。
【０２１５】
すなわち、本実施例では、ＥＧＲ弁１３が閉弁するまでの期間中、吸気圧力と排気圧力をモニターし、開度変化量ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁すると空気の逆流が起こると判断される場合には、スロットル弁１４の開度を現状で維持し、開度変化量ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁しても空気の逆流が起こらないと判断される場合には、ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁する、ということを繰り返しながら、段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていくのである。
【０２１６】
そして、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定されると、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７においてスロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に設定し、ステップＳ２０８において、当該目標開度Ｄｔｈ２までスロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０２１７】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０２１８】
また、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することもできる。
【０２１９】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例４】
【０２２０】
上記各実施例ではＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態（図２の運転領域Ｂ）から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つ運転領域Ｂよりもスロットル弁１４の開度が開き側の開度に設定される高負荷運転状態（図２の運転領域Ｃ）への加速過渡時に、スロットル弁１４
の開弁開始タイミングを遅延させたり、スロットル弁１４の開度を高負荷運転状態の要求開度よりも閉じ側の開度に制限したりする過渡時弁制御を行う実施例について説明したが、このように本来の要求開度よりも閉じ側の開度にスロットル弁１４の開度が制限されている期間は、実際にエンジン１が出力するトルクが要求トルクに対して不足する可能性がある。
【０２２１】
従って、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において、スロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する過渡時弁制御を実行しなくても、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生しない場合には、本発明の過渡時弁制御を実行しないようにしても良い。
【０２２２】
そうすることによって、不必要なスロットル弁１４の開度制限が行われることを抑制できるので、加速過渡時のトルクを良好に確保できるようになる。
【０２２３】
ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が開弁される加速過渡時に、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する可能性が高いのは、吸気圧力と排気圧力が最も接近する場合、すなわち、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から未だ殆ど上昇していない時であって、且つ、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様の圧力変化が起こる場合である。
【０２２４】
このような圧力変化が起こる場合であって、更に、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高い場合や、スロットル弁開弁前の排気圧力とスロットル弁開弁後に収束する吸気圧力との差圧が所定値α以下になる場合に、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する可能性が高い。
【０２２５】
そこで、本実施例では、加速要求があった時点で、スロットル弁１４を当該加速要求における要求開度まで開弁した場合に収束する吸気圧力を予測し、当該予測した収束後の吸気圧力と、現在の排気圧力と、を比較して、予測した収束後の吸気圧力が現在の排気圧力より高い場合（或いは現在の排気圧力と予測した収束後の吸気圧力との差圧が所定値α以下である場合）に、加速要求時に要求開度までスロットル弁１４を開弁すると空気の逆流が発生する可能性が高いと判断して、実施例１〜３で説明したような、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間スロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する過渡時弁制御を実行することとした。
【０２２６】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図１１及び図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【０２２７】
図１１及び図１２のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０２２８】
ここでは、実施例１において説明した加速要求時のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の過渡時弁制御ルーチンに、本実施例で説明した過渡時弁制御の実行要否の判定ステップを挿入した制御ルーチンを説明する。
【０２２９】
図１１及び図１２のフローチャートにおいて、実施例１における過渡時弁制御ルーチンを表す図５のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図５の
フローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２３０】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があったか否かを判定し、肯定判定された場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０３に進み、スロットル弁１４の目標開度として高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２を設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度として高負荷運転状態における要求開度Ｄｅｇ２を設定する。そして、ＥＧＲ弁１３については、ステップＳ１０４において閉弁制御を開始する。
【０２３１】
次に、図１２のステップＳ４０１において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４を要求開度Ｄｔｈ２まで開弁した場合に、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力を予測する。本実施例では、エアフローメータ７による計測値、吸気通路６の管径や管長、吸気バルブのバルブ特性（開閉タイミング、リフト量、作用角）、エンジン１の運転状態等に基づく既知の物理モデルを用いて、収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌを計算する。
【０２３２】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ１６は、現在の排気圧力Ｐｅｘ１を取得する。本実施例では、エンジン１が定常運転状態である場合の吸気流量と排気圧力との関係を記憶したマップに対して、１次遅れ演算を行い、エアフローメータ７による計測値に基づいて取得される吸気流量から、現在の排気圧力Ｐｅｘ１を計算する。或いは、排気通路９に圧力センサを取り付けて、そのセンサによる計測値に基づいて現在の排気圧力を取得しても良い。
【０２３３】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ１６は、ステップＳ４０１で予測した収束後の吸気圧力Ｐｉｎ２ｃａｌと、ステップＳ４０２で取得した現在の排気圧力Ｐｅｘ１と、を比較し、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きいか否かを判定する。
【０２３４】
所定値αは実施例２で説明したものと同様である。すなわち、α＝０とした場合は、単純に収束後の吸気圧力が現在の排気圧力より低いか否かを判定することになる。
【０２３５】
また、α＞０とした場合は、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断可能なための余裕分を含めて、収束後の吸気圧力と現在の排気圧力とを比較することになる。
【０２３６】
また、α＜０とした場合は、たとえ吸気圧力が排気圧力より高くなって吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こった場合であっても、その逆流量が許容範囲内に収まるか否かを基準として、収束後の吸気圧力と現在の排気圧力とを比較することになる。
【０２３７】
ステップＳ４０３で現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きいと判定された場合（Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ２ｃａｌ＞α）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０７に進み、スロットル弁１４を目標開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２３８】
すなわち、この場合、スロットル弁１４の開弁開始タイミングをＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで遅延させることなく、ＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに即座にスロットル弁１４の開弁を開始する。
【０２３９】
これは、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きければ、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していないにもかかわらず吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様で圧力変化が起こったとしても、吸気圧力が排気圧力を超える可能性は無いと判断でき、従って、たとえその時にＥＧＲ弁１３が閉弁完了していなかったとしても（すなわちＥＧＲ弁１３が未だ開弁状態であったとしても）、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞は無いと判断できるからである。
【０２４０】
一方、ステップＳ４０３で現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きくないと判定された場合（Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ２ｃａｌ≦α）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０５及びステップＳ１０６において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かの判定を行い、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、ステップＳ１０７に進んでスロットル弁１４の開弁制御を開始する。
【０２４１】
すなわち、この場合、スロットル弁１４の開弁開始タイミングをＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで遅延させる本発明に係る過渡時弁制御を実行する。
【０２４２】
これは、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値α以下の場合、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していないにもかかわらず吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様で圧力変化が起こった場合に、吸気圧力が排気圧力を超える可能性があると判断でき、従って、その時にＥＧＲ弁１３が閉弁完了していない場合（すなわちＥＧＲ弁が未だ開弁状態である場合）、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞があると判断できるからである。
【０２４３】
以上のルーチンを実行することにより、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに遅延無くスロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始したとしても、ＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する虞がない場合には、本発明に係る過渡時弁制御は実行されないので、加速過渡時に不必要にスロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによってトルク不足が生じることを好適に抑制することができる。
【０２４４】
上記の図１１及び図１２のフローチャートでは、実施例１に本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否を判定するステップを適用した例について説明したが、本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否の判定ステップは、実施例２の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで中間的な開度Ｄｔｈ３にスロットル弁１４の開弁開度を制限する制御）や、実施例３の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていく制御）にも適用することができる。
【実施例５】
【０２４５】
本実施例も、実施例４と同様に、本発明に係る過渡時弁制御の実行要否を判定する技術に関わる。本実施例では、加速要求があった時点で、スロットル弁１４を加速要求における要求開度まで開弁した場合に吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流する空気量を予測し、当該予測した逆流する空気量が所定の許容量を超えている場合に、実施例１〜３で説明したような、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでスロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する本発明に係る過渡時弁制御を実行する必要があると判断し、過渡時弁制御を実行することとした。
【０２４６】
ここで、「所定の許容量」は、その量の空気が吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流した場合であっても、燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容できる程度と
なるような空気量の上限値に基づいて定められる。
【０２４７】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図１３及び図１４のフローチャートに基づいて説明する。
【０２４８】
図１３及び図１４のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０２４９】
ここでは、実施例２において説明した加速要求時のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の過渡時弁制御ルーチンに、本実施例で説明した過渡時弁制御の実行要否の判定ステップを挿入した制御ルーチンを説明する。
【０２５０】
図１３及び図１４のフローチャートにおいて、実施例２における過渡時弁制御ルーチンを表す図７のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図７のフローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２５１】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があったか否かを判定し、肯定判定された場合、ＥＣＵ１６はステップＳ５０３に進む。否定判定された場合は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２５２】
ステップＳ５０３において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の目標開度として高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２を設定する。
【０２５３】
ステップＳ５０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、ステップＳ５０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２に向かって閉弁制御を開始する。
【０２５４】
続いて図１４のステップＳ５０５において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の閉弁制御の開始と同時に、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２まで開弁したと仮定した場合に、吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流する空気量Ｇａｘを予測する。
【０２５５】
本実施例では、まず、スロットル弁１４を要求開度Ｄｔｈ２まで開弁したと仮定した場合のＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）と下流側（吸気通路６側）との差圧を予測する。また、ＥＧＲ弁１３の開度毎に、ＥＧＲ通路１２の上流側と下流側との差圧と、ＥＧＲ通路１２を流れるガス量と、の関係を予め求めてマップ化してＥＣＵ１６内に持っておく。
【０２５６】
そして、前記予測したＥＧＲ通路１２の上流側と下流側との差圧と、ＥＧＲ弁１３の実際の開度と、前記マップと、に基づいて、逆流する空気量の予測値Ｇａｘｃａｌを算出する。
【０２５７】
ステップＳ５０６において、ＥＣＵ１６は、ＥＣＵ１６は、ステップＳ５０５で算出した逆流する空気量の予測値Ｇａｘｃａｌが許容量Ｇａｘｔｈより多いか否かを判定する。許容量Ｇａｘｔｈは上述した通り、燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるような逆流空気量の上限値に基づいて定められる。
【０２５８】
ステップＳ５０６で、逆流空気量の予測値が許容量を超えていないと判定された場合（Ｇａｘｃａｌ≦Ｇａｘｔｈ）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ２０７に進み、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２に設定し、続くステップＳ２０８において、スロットル弁１４を当該目標開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２５９】
すなわち、この場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開弁開度を、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２との間の開度Ｄｔｈ３に制限し、本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁するタイミングを遅延させる本発明（実施例２）に係る過渡時弁制御を実行することなく、ＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに即座にスロットル弁１４を本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２６０】
これは、ステップＳ５０６で否定判定された場合には、ＥＧＲ弁１３が未だ開弁状態の時に、吸気圧力が排気圧力より高くなって、吸気通路６からＥＧＲ通路１２経由で排気通路９に空気が逆流したとしても、その逆流量は、燃焼の悪化や触媒の劣化が許容範囲に収まる程度の量でしかないと判断できるからである。
【０２６１】
一方、ステップＳ５０６で、逆流空気量の予測値が許容量を超えていると判定された場合（Ｇａｘｃａｌ＞Ｇａｘｔｈ）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ５０７、ステップＳ５０８、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６を実行し、本発明（実施例２）に係る過渡時弁制御を実行する。
【０２６２】
すなわち、ステップＳ５０７においてスロットル弁１４の制御目標開度として、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２との中間の開度Ｄｔｈ３を設定し、ステップＳ５０８において当該目標開度Ｄｔｈ３までスロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０２６３】
そして、ステップＳ１０５でＥＧＲ弁１３の実際の開度を取得し、ステップＳ１０６においてＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定されるまで、スロットル弁１４の開弁開度を前記中間の開度Ｄｔｈ３に制限する。
【０２６４】
そして、ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定された段階で、ステップＳ２０７以降に進み、スロットル弁１４を本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２６５】
以上のルーチンを実行することにより、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに遅延無くスロットル弁１４を開弁開始したとしても、ＥＧＲ通路１２経由で許容量を超える量の空気の逆流が発生する虞がない場合には、本発明に係る過渡時弁制御は実行されないので、加速過渡時に不必要にスロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによってトルク不足が生じることを好適に抑制することができる。
【０２６６】
上記の図１３及び図１４のフローチャートでは、実施例２に本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否を判定するステップを適用した例について説明したが、本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否の判定ステップは、実施例１の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了までスロットル弁１４の開度変更を遅延させる制御）や、実施例３の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていく制御）にも適用することができる。
【０２６７】
なお、本実施例４及び実施例５では、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁と同時にスロットル弁１４を本来の高負荷運転状態における要求スロットル弁開度まで開弁したと仮定した場合に予測される収束後の吸気圧力や逆流空気量を計算して、該予測した吸気圧力や逆流空気量に基づいて、過渡時弁制御の実行要否の判定を行う例について説明したが、より単純に、空気の逆流が発生し易い特定の加速条件において、本発明の過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２６８】
例えば、加速要求時のスロットル弁１４の目標開度が全開の場合や、全開に近い大開度である場合に、本発明の過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２６９】
すなわち、ＥＧＲ弁１３が開弁されてＥＧＲが実施される軽負荷運転状態において、ＥＧＲ弁１３を閉弁してＥＧＲを停止し且つスロットル弁を全開にするＷＯＴ（Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）要求が発せられた場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７０】
また、更に、ＷＯＴ要求が発せられた時の軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度がある程度以上閉じ側の開度であった場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７１】
これは、加速要求前後でのスロットル弁開度に大きな差がある場合には、特に、当該スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなる現象が生じ易いと考えられるからである。
【０２７２】
従って、加速要求による遷移先の高負荷側の運転状態における目標スロットル弁開度がＷＯＴでなくても、加速要求前後のスロットル弁開度に一定以上の開度差がある場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７３】
本発明は、吸気圧力が排気圧力より高くならないのであれば、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する前にスロットル弁１４の開度を高負荷運転状態における目標スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁することを排除しない。
【０２７４】
例えば、実施例３において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、段階的にスロットル弁１４を開弁していく過渡時弁制御の例を説明したが、この制御において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４以前の段階で、スロットル弁１４を開度Ｄｔｈ２まで開弁しても吸気圧力が排気圧力より高くなる虞は無いと判断された場合には、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する前であっても、スロットル弁１４を開度Ｄｔｈ２まで開弁するようにしても良い。
【実施例６】
【０２７５】
上記各実施例において説明したように、ＥＧＲが実施される軽負荷運転状態からＥＧＲが停止され且つスロットル弁１４が開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程により一時的に又は定常的に吸気圧力が排気圧力より高くなった時に、ＥＧＲ弁１３の閉弁が遅れることが原因となって、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こる。
【０２７６】
これに対し、上記各実施例では、ＥＧＲ弁１３の閉弁の遅れを見越して、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの間、スロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによって、空気の逆流を抑制することを図っている。
【０２７７】
本実施例では、この空気の逆流が発生するそもそもの原因に着目して、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして従来よりも応答速度の速いものを用いるようにした。
【０２７８】
図１５は、実施例１においてＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータをより応答速度の速いものに替えて、その上で実施例１に係るスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の過渡時弁制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０２７９】
図１５（Ｃ）に示すように、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度が速くなることにより、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４’は実施例１の場合の閉弁時刻ｔ４よりも早くなる。
【０２８０】
これに伴って、本実施例の過渡時弁制御においては、図１５（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御の開始時刻も早くなる（ｔ４→ｔ４’）。
【０２８１】
これにより、加速過渡時において、スロットル弁１４の開度が、本来の要求スロットル弁開度よりも閉じ側の開度（実施例１の場合は軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１）に制限される期間が短縮されるので、スロットル弁１４の開度を本来の目標スロットル弁開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することが可能となる。
【０２８２】
応答速度の速いＥＧＲ弁１３のための駆動アクチュエータとしては、例えばスロットル弁１４と同様のＤＣモータを用いることができる。スロットル弁１４の駆動アクチュエータと同等の応答速度を有するＤＣモータをＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして用いるようにすれば、図１５で示した時刻よりも更に早い時刻においてＥＧＲ弁１３の閉弁が完了することになるので、スロットル弁１４の開弁の遅延をより一層短縮することができる。
【０２８３】
図１５では実施例１の構成に適用した場合について説明したが、その他の実施例の構成においても、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして応答速度の速いものを用いることにより、スロットル弁１４の開弁を遅延させる期間を短縮することができるので、加速過渡時のトルク不足を抑制する効果を得ることができる。
【０２８４】
上記各実施例はディーゼルエンジンに適用することもできる。また、ターボチャージャを備えないガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２８５】
【図１】実施例に係るＥＧＲ制御装置を適用するエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。
【図２】実施例に係るエンジンの運転領域とＥＧＲ弁の開度制御との対応関係を定めたマップの一例を示す図である。
【図３】従来技術における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図４】実施例１における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図５】実施例１において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートである。
【図６】実施例２における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図７】実施例２において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートである。
【図８】実施例３における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図９】実施例３において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１０】実施例３において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１１】実施例４において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１２】実施例４において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１３】実施例５において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１４】実施例５において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１５】実施例６における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０２８６】
１ エンジン
２ コンプレッサ
３ タービン
４ 触媒
５ 気筒
６ 吸気通路
７ エアフローメータ
８ ターボチャージャ
９ 排気通路
１０ クランク角度センサ
１１ アクセル開度センサ
１２ ＥＧＲ通路
１３ ＥＧＲ弁
１４ スロットル弁
１５ 開度センサ
１６ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気の一部をＥＧＲ通路を経由して吸気系に流入させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＥＧＲ装置と過給機とを備えた内燃機関において、ＥＧＲ流量の時間的変化からＥＧＲガスが逆流するタイミングを推定し、逆流が生じる前にＥＧＲ弁を閉弁する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ＥＧＲ通路の途中に逆止弁を設け、ＥＧＲガスの逆流を防止する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、排気浄化触媒へ空気を供給するために吸気通路と排気通路とを連通する通路を設け、排気圧と吸気圧に基づいて排気の吸気通路への逆流を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１０１４９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３６０５号公報
【特許文献３】特開２００７−３３２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加速要求によりスロットル弁が開弁されると、吸気圧力及び排気圧力がともに上昇するが、排気圧力は吸気圧力よりも遅れて上昇し始める。そのため、排気圧力がスロットル弁開弁前（加速前）の排気圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後（加速後）に収束する吸気圧力近くまで上昇する場合がある。
【０００７】
特に、軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速時のように、スロットル弁開弁前の排気圧力（軽負荷運転状態における排気圧力）が低く、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力（高負荷運転状態における吸気圧力）が高い加速過渡時には、排気圧力の上昇が遅れている期間において一時的に吸気圧力が排気圧力より高くなる可能性がある。
【０００８】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関の加速過渡時においては、スロットル弁の開弁と同時にＥＧＲ弁が閉弁されることがあるが、スロットル弁とＥＧＲ弁とでは開度変化の速度に相異があるため、スロットル弁の開弁が完了して吸気圧力や排気圧力が変化し始めた時点でも未だＥＧＲ弁が閉弁完了していない、という場合があり得る。
【０００９】
そのような場合に、上記のように吸気圧力が排気圧力より高くなると、吸気通路内の空気の一部がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入する虞がある。
【００１０】
そうすると、エアフローメータの計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダに吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路に配置される触媒が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題が生じる虞がある。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ実施中にＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁を開弁する加速要求があっ
た場合の過渡状態において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することによる燃焼の悪化や触媒の劣化を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流側の位置に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つ前記スロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、
前記ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、
前記スロットル弁については、
該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求における前記スロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、
該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、
過渡時弁制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の「所定開度」は、スロットル弁の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないように定められる、スロットル弁の開弁開度である。
【００１４】
すなわち、スロットル弁開弁後、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇し、その結果吸気圧力が排気圧力に接近した場合であっても、吸気圧力が排気圧力を超えることがないように定められる、スロットル弁の開弁開度である。
【００１５】
ここで、スロットル弁の開弁開度が小さくなれば（閉じ側の開度になれば）、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が低くなる。スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が、スロットル弁開弁前の排気圧力より低ければ、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からほとんど上昇していない時に吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する吸気圧力近くまで上昇した場合においても、吸気圧力が排気圧力を超えることがないようにすることができる。
【００１６】
従って、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高い場合には、「所定開度」を要求開度より閉じ側の開度であって、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高くならないような開度に設定する。
【００１７】
但し、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合であっても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力を超えるほどの圧力まで上昇しない場合は、スロットル弁の開度を要求開度と等しい開度に設定しても良い。
【００１８】
なお、「吸気圧力が排気圧力より高くならない」という条件は、「排気圧力と吸気圧力との差圧（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値より小さくならない」という条件としても良い。
【００１９】
この場合の「所定値」は、脈動等により排気圧力や吸気圧力が変動した場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないような、吸気圧力と排気圧力との差圧の下
限値に基づいて定めることができる。
【００２０】
このように吸気圧力が排気圧力より所定値以上の余裕代を有して低い圧力までしか上昇しないように「所定開度」を設定すれば、脈動があった場合等において一時的にでも吸気圧力が排気圧力を超えてしまうようなことをも、より確実に抑制することが可能となる。
【００２１】
なお、「吸気圧力が排気圧力より高くならない」という条件は、「排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値より小さくならない」という条件において「所定値」を０とした特別の場合と考えることもできる。
【００２２】
また、以上のように、「所定開度」を、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程において吸気圧力が排気圧力より高くなることが無いようなスロットル弁の開弁開度として設定する他に、本発明は、「所定開度」を、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程において吸気圧力が排気圧力より高くなることをある程度までは許容する考え方に基づいて定めることを含んでも良い。
【００２３】
すなわち、吸気圧力が排気圧力より高くなることにより、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入したとしても、当該空気の逆流に起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が所定の許容範囲内に収まるようなスロットル弁の開弁開度として、「所定開度」を定めることができる。
【００２４】
これは、上記の「排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値より小さくならない」という条件において「所定値」を負の値とした特別の場合と考えることもできる。
【００２５】
また、本発明の「所定開度」は、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中に亘って一定の開度としても良いし、可変の開度としても良い。
【００２６】
本発明によれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、スロットル弁が上記のように定められる「所定開度」までしか開弁されないので、ＥＧＲ弁が開弁状態である時に吸気圧力が排気圧力より高い状態となることを抑制できる。
【００２７】
従って、ＥＧＲ弁の閉弁完了が遅れている期間中に吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することを抑制できる。
【００２８】
そして、ＥＧＲ弁が閉弁完了した後に、スロットル弁が要求開度まで開弁される。スロットル弁を当該要求開度まで開弁することに伴う圧力変化の過程で一時的又は定常的に吸気圧力が排気圧力を超えることがあっても、既にＥＧＲ弁は閉弁しているので、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することはない。
【００２９】
このように、本発明によれば、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁を閉弁し且つスロットル弁を開弁する運転状態への加速過渡時において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することを抑制できる。
【００３０】
よって、エアフローメータの計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダに吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路に配置される触媒が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題の発生を抑制することが可能になる。
【００３１】
本発明において、「所定開度」は、前記制御要求直前の運転状態における前記スロットル弁の開度としても良い。
【００３２】
この場合、制御手段は、制御要求があった時からＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中、スロットル弁の開度を制御要求直前の運転状態におけるスロットル弁開度に維持する。そして、ＥＧＲ弁が閉弁完了した後でスロットル弁を要求開度まで開弁する。
【００３３】
これは、ＥＧＲ弁の閉弁制御の開始タイミングに対して、スロットル弁を要求開度まで開弁する制御の開始タイミングを、ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの期間だけ遅延させることを意味する。
【００３４】
これにより、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、吸気圧力及び排気圧力は加速要求前の圧力からほとんど変化しないので、ＥＧＲ弁が未だ開弁状態にある期間中に吸気圧力が排気圧力より高くなることをより確実に抑制でき、空気の逆流による燃焼の悪化や触媒の劣化をより確実に抑制することが可能になる。
【００３５】
このように、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁の開度を変化させないようにすれば、ＥＧＲ弁が開弁している時に吸気圧力が排気圧力を超えることを確実に抑制できるが、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間においても、吸気圧力が排気圧力を超えない範囲で、スロットル弁を徐々に開弁していくようにしても良い。
【００３６】
例えば、本発明において、前記制御手段は、前記過渡時弁制御において、前記ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの間、
排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い場合には、前記スロットル弁の開度を所定開度変化量だけ開き側に変化させ、
そうでない場合には、前記スロットル弁の開度を変化させないことにより、
前記スロットル弁の開度を段階的に前記要求開度に向かって変化させていくようにしても良い。
【００３７】
ここで、「所定開度変化量」は、少なくとも、制御要求直前のスロットル弁開度と要求開度との差よりも小さい開度変化量である。すなわち、制御要求直前のスロットル弁開度から、複数回、所定開度変化量だけスロットル弁を開弁することを経て、スロットル弁を要求開度まで開弁させる。
【００３８】
「所定開度変化量だけ開き側に変化させる」ことには、スロットル弁の開度を階段状に変化させることや、時間に応じて連続的に変化させることを含む。例えば、「排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い」という条件が満たされた時点で、スロットル弁の開度を現状の開度より所定開度変化量だけ開き側の開度に変更するようにしても良い。また、「排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い」という条件が満たされている期間中、スロットル弁の開度をある変化速度で開き側に連続的に変化させていくようにしても良い。これらを適宜組み合わせた変化のさせ方としても良い。
【００３９】
「所定圧力」は、排気圧力が吸気圧力より当該「所定圧力」以上高い場合に、スロットル弁の開度を「所定開度変化量」だけ開き側に開弁することに伴う排気圧力及び吸気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることが無いような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定めることができる。
【００４０】
或いは、吸気圧力が排気圧力より高くなった場合においても、その際に吸気通路からＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入する空気量が所定の許容量を超えることが無いような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定めても良い。この考え方は上述した「所定開度」の定め方と共通である。
【００４１】
「所定圧力」を０とすれば、上記の過渡時弁制御は、排気圧力が吸気圧力以上の場合に
は、スロットル弁を所定開度変化量だけ開弁し、吸気圧力が排気圧力より高い場合には、その時のスロットル弁の開度を維持する、という制御となる。
【００４２】
「所定圧力」が負の値とすれば、上記の過渡時弁制御には、吸気圧力が排気圧力よりわずかに高い場合においても、スロットル弁を所定開度変化量だけ開弁することが含まれる。その場合、もちろん、吸気圧力が排気圧力より高いことによって空気の逆流が起こった場合であっても、その逆流量が所定の許容範囲内に収まるように、「所定圧力」や「所定開度変化量」が定められる。
【００４３】
上記の過渡時弁制御においては、現状の排気圧力及び吸気圧力を測定又は計算により取得し、取得した排気圧力及び吸気圧力の比較に基づいて、スロットル弁の所定開度変化量の開弁又は開度維持を選択することができる。
【００４４】
上記の過渡時弁制御によれば、スロットル弁は、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間中においても要求開度に向かって徐々に開弁されていくので、当該期間中にスロットル弁の開度を要求開度より閉じ側の開度までしか開弁しないことに起因するトルク不足を抑えることができる。
【００４５】
軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速時においては、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度が小さいので、スロットル弁開弁前の排気圧力が低く、且つ、高負荷運転状態におけるスロットル弁開度が大きいので、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力が高い。
【００４６】
そのため、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力からまだ余り上昇していない時に、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇した場合に、吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【００４７】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁が開弁され且つ機関負荷が所定負荷より小さい軽負荷運転状態から、前記ＥＧＲ弁が閉弁され且つ前記スロットル弁が所定の基準開度より開き側の開度に開弁される高負荷運転状態への加速要求時に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００４８】
このように、スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなり易い過渡要求条件において、本発明に係る過渡時弁制御を行うことにより、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流することを好適に抑制することができる。
【００４９】
ここで、「所定負荷」及び「所定の基準開度」は、当該「所定負荷」より軽負荷の運転状態における排気圧力より、当該「所定の基準開度」より開き側の開度までスロットル弁が開弁された時の収束後の吸気圧力の方が高くなるような、負荷及びスロットル弁の開弁開度である。
【００５０】
或いは、「所定負荷」より軽負荷の運転状態における排気圧力と、「所定の基準開度」より開き側の開度までスロットル弁が開弁された時の収束後の吸気圧力と、の差（該排気圧力から該吸気圧力を減算した値）が、上述した「所定値」（すなわち脈動による圧力変動があった場合においても吸気圧力が排気圧力を超えないような両者の差圧の下限値）より小さくなるような、負荷及びスロットル弁の開弁開度である。
【００５１】
スロットル弁が全開にされる加速過渡時においては、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力は大気圧に近い圧力になるため、特にスロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなり易い。
【００５２】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記制御要求における前記スロットル弁の要求開度が全開である場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００５３】
これにより、スロットル弁の要求開度が全開である加速過渡時において、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流することを確実に抑制することができる。
【００５４】
スロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなることがないのであれば、ＥＧＲ弁が開弁状態であっても吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流する虞はない。
【００５５】
従って、そのような場合には、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を要求開度より閉じ側の開度に制限したり、といった本発明に係る過渡時弁制御を実行しなくても、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題が生じる虞はない。
【００５６】
本発明に係る過渡時弁制御において、スロットル弁の開弁開度が要求開度より閉じ側の開度に制限されると、トルク不足が生じる場合があるため、過渡時弁制御を実行しなくても空気の逆流の虞が無い場合には、過渡時弁制御を行わないようにしても良い。
【００５７】
そこで、本発明において、前記制御手段は、
前記スロットル弁の開度を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合の収束後の吸気圧力を予測する手段と、
前記制御要求時における排気圧力を取得する手段と、
を有し、前記予測した吸気圧力が前記取得した排気圧力より高い場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００５８】
スロットル弁を要求開度まで開弁したと仮定した場合の収束後の吸気圧力は、例えば、開弁前のスロットル弁開度、開弁後のスロットル弁開度（すなわち要求開度）、吸気流量、吸気バルブのバルブ特性（作用角、リフト量、開閉タイミング）、内燃機関の運転条件、吸気通路の配管長や配管容積、吸気温度等の諸量に基づく公知の計算方法により予測することができる。
【００５９】
また、制御要求時における排気圧力は、例えば、定常状態における吸気流量と排気圧力との関係を予め求めたマップに対して１次遅れ演算をすることにより推定することができる。或いは、圧力センサによる計測によって排気圧力を取得することも可能である。
【００６０】
このようにして予測された吸気圧力と取得された排気圧力との関係は、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合の圧力変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から全く上昇しておらず、且つ、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力まで上昇し終わっている、という最も極端な状況（最も吸気圧力が排気圧力に接近する状況）が実現した場合における吸気圧力と排気圧力との関係を表していると考えられる。
【００６１】
従って、予測された吸気圧力が取得された排気圧力より高い場合に、本発明に係る過渡時弁制御を行うようにすれば、スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力を超えることを好適に抑制できる。
【００６２】
逆に、このようにして予測された吸気圧力が取得された圧力より高くない場合には、本発明に係る過渡時弁制御を行わなくても、換言すれば、ＥＧＲ弁の閉弁に対して遅延無くスロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化
の過程で吸気圧力が排気圧力を超える虞はないので、本発明に係る過渡時弁制御を実行しないようにすることができる。
【００６３】
こうすることにより、不必要にスロットル弁の開弁開始を遅延させたりスロットル弁の開弁開度を制限したりすることを抑制でき、トルク不足が生じることを抑制することも可能になる。
【００６４】
なお、「予測した吸気圧力が取得した排気圧力より高い」という条件は、「取得した排気圧力と予測した吸気圧力との差（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値より小さい」という条件に替えても良い。
【００６５】
この場合の「所定値」は、脈動があって排気圧力や吸気圧力が変動した場合においても、吸気圧力が排気圧力を超えることが無いような排気圧力と吸気圧力の差圧の下限値に基づいて定めることができる。
【００６６】
スロットル弁を要求開度まで開弁し、当該スロットル弁の開弁に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなることがあったとしても、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ逆流する空気量がそれほど多くなく、それに起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるのであれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を要求開度より閉じ側の開度に制限したり、といった本発明に係る過渡時弁制御を必ずしも実行する必要はない。
【００６７】
上述のように、本発明に係る過渡時弁制御において、スロットル弁の開弁開度が要求開度より閉じ側の開度に制限されると、トルク不足が生じる場合があるため、過渡時弁制御を実行しなくても燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まる場合には、過渡時弁制御を行わないようにしても良い。
【００６８】
そこで、本発明において、前記制御手段は、前記制御要求があった時点で前記スロットル弁を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合に、前記吸気通路から前記ＥＧＲ通路を逆流して前記排気通路に流入する空気量を予測する手段を有し、前記予測した空気量が所定の許容量より多い場合に、前記過渡時弁制御を行うようにしても良い。
【００６９】
「所定の許容量」とは、その量の空気が吸気通路からＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入したとしても、それに起因する燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるような空気量の上限値に基づいて定めることができる。
【００７０】
制御要求があった時点でスロットル弁を要求開度まで開弁したと仮定した場合に起こると予測される空気の逆流量は、スロットル弁を要求開度まで開弁した場合に予測されるＥＧＲ通路の上流端の圧力（排気通路におけるＥＧＲ通路の接続箇所近傍の排気圧力）と、ＥＧＲ通路の下流端の圧力（吸気通路におけるＥＧＲ通路の接続箇所近傍の吸気圧力）と、の差圧、ＥＧＲ弁の開度、ＥＧＲ通路の配管長や配管径等に基づいて計算することができる。
【００７１】
このようにして予測された逆流空気量が許容量より多い場合に、本発明に係る過渡時弁制御を行うようにすれば、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が開弁される運転状態への過渡時に、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気が逆流し、それに起因して許容範囲を超える程度の燃焼の悪化や触媒の劣化が起こることを、好適に抑制することができる。
【００７２】
逆に、このようにして予測された逆流空気量が許容量以下である場合には、本発明に係
る過渡時弁制御を行わなくても、換言すれば、ＥＧＲ弁の閉弁に対して遅延無くスロットル弁を要求開度まで開弁したとしても、上記過渡時に許容範囲を超える程度の燃焼の悪化や触媒の劣化が起こる虞はないと判断できるので、本発明に係る過渡時弁制御を実行しないようにすることができる。
【００７３】
こうすることにより、不必要にスロットル弁の開弁開始を遅延させたりスロットル弁の開弁開度を制限したりすることを抑制でき、トルク不足が生じることを抑制することも可能になる。
【００７４】
本発明において、前記ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータとして、その応答速度が前記スロットル弁を駆動するアクチュエータの応答速度と略等しいものを用いるようにしても良い。
【００７５】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ弁が開弁される運転状態からＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が開弁される運転状態への過渡時に、吸気通路からＥＧＲ通路経由で排気通路へ空気の逆流が起こる要因は、上述したように、ＥＧＲ弁の開度変化速度がスロットル弁の開度変化速度に比べて遅いため、スロットル弁開弁完了に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなった時に、未だＥＧＲ弁が閉弁完了していない場合があることにある。
【００７６】
従って、ＥＧＲ弁の開度変化速度が速ければ、上記過渡時においてＥＧＲ弁が閉弁完了するのに要する時間が短くなるので、本発明に係る過渡時弁制御においてスロットル弁の開弁開始を遅延させたり、スロットル弁の開弁開度を制限したりする期間を短縮することができる。
【００７７】
また、ＥＧＲ弁が閉弁完了するのに要する時間が短くなれば、加速要求時にスロットル弁を要求開度まで開弁しても空気の逆流量が許容量より多くなりにくくなると考えられる。
【００７８】
従って、本発明において、空気の逆流量が許容量以下なら過渡時弁制御を実行しないような構成とした場合には、過渡時弁制御の実行が要求される機会を減らすことができる。
【００７９】
これにより、スロットル弁を要求開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑えることができる。
【００８０】
本発明は、前記吸気通路における前記スロットル弁の設置箇所の上流の位置に設けられたコンプレッサと、前記排気通路に設けられたタービンと、を有するターボチャージャを更に備えた内燃機関に適用することもできる。
【００８１】
このようなターボチャージャを備えた内燃機関においては、コンプレッサによって吸気が加圧されるので、軽負荷から高負荷への加速等の過渡時において吸気圧力が排気圧力より高くなる可能性が高い。
【００８２】
この点、本発明を適用すれば、ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの期間は、吸気圧力が排気圧力より高くならないような所定開度にスロットル弁が制御されるので、ターボチャージャを備えた内燃機関においても、加速過渡時における吸気通路から排気通路への空気の逆流を好適に抑制することができる。
【発明の効果】
【００８３】
本発明により、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ実施中にＥＧＲ弁を閉弁
し且つスロットル弁を開弁する加速要求があった場合の加速過渡において、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することによる燃焼の悪化や触媒の劣化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００８５】
図１は、本実施例に係るＥＧＲ制御装置を適用するエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。
【００８６】
図１において、エンジン１は４つの気筒５を有する火花点火式のガソリンエンジンである。各気筒５は吸気ポートを介して吸気通路６に連通している。また、各気筒５は排気ポートを介して排気通路９に連通している。エンジン１には吸気ポートを開閉する吸気バルブ及び排気ポートを開閉する排気バルブが備えられている。
【００８７】
吸気通路６には上流側からエアフローメータ７、ターボチャージャ８のコンプレッサ２、スロットル弁１４が設けられている。排気通路９には上流側からターボチャージャ８のタービン３、排気浄化用の触媒４が設けられている。触媒４は、具体的には、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、それらを担持するパティキュレートフィルタ等である。
【００８８】
タービン３より上流側の排気通路９と、スロットル弁１４より下流側の吸気通路６とは、ＥＧＲ通路１２によって連通している。ＥＧＲ通路１２にはＥＧＲ弁１３が設けられている。ＥＧＲ弁１３の開度は開度センサ１５によって測定される。排気通路９を流れる排気の一部がＥＧＲ通路１２を通って吸気通路６に流入することにより、ＥＧＲが行われる。
【００８９】
エンジン１にはエンジン１の運転状態を制御するコンピュータであるＥＣＵ１６が備えられている。ＥＣＵ１６には上述したエアフローメータ７、開度センサ１５の他、クランク角度センサ１０及びアクセル開度センサ１１その他各種センサなどが接続され、その計測データがＥＣＵ１６に入力される。
【００９０】
また、ＥＣＵ１６には上述したスロットル弁１４やＥＧＲ弁１３その他の各種機器が接続され、ＥＣＵ１６からこれら各種機器に制御信号が出力される。ＥＣＵ１６は各種センサから入力される測定データに基づいてエンジン１の運転状態やドライバーの要求を取得し、それに基づいてスロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、その他各種機器の動作を制御する。
【００９１】
例えば、図２は、エンジン１の運転領域とＥＧＲ弁１３の開度制御との対応関係を定めたマップの一例を示す。
【００９２】
図２の運転領域Ａはアイドル運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３は閉弁され、ＥＧＲは実施されない。
【００９３】
運転領域Ｂは軽負荷運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３が開弁され、ＥＧＲが実施される。実際にはクランク角度センサ１０による計測値から把握される回転数及びアクセル開度センサ１０による計測値から把握されるアクセル開度に応じてさらに細かくＥＧＲ
弁開度の目標値が定められる。
【００９４】
運転領域Ｃはスロットル弁１４が全開又は全開に近い大開度まで開弁される高負荷運転領域であり、ここではＥＧＲ弁１３は閉弁され、ＥＧＲは実施されない。
【００９５】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転領域Ｂに属する運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が大開度に開弁される高負荷運転領域Ｃに属する運転状態への加速要求があった場合における、ＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御について説明する。
【００９６】
このような加速要求があった場合、従来技術では、スロットル弁１４を開弁する制御とＥＧＲ弁１３を閉弁する制御とを同時に開始する制御が考えられる。
【００９７】
図３はこのようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【００９８】
図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１におけるアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度は比較的小さい開度Ｄｔｈ１であり、加速要求におけるスロットル弁１４の要求開度は比較的大きい開度Ｄｔｈ２（＞Ｄｔｈ１）であるとする。
【００９９】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３について、図３（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１００】
また、スロットル弁１４についても、図３（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１０１】
このスロットル弁１４の開弁により、図３（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は比較的短時間で高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２まで開弁し、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図３（Ｄ）に示すように、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘが上昇する。
【０１０２】
ここで、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程においては、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に遅れる。
【０１０３】
そのため、図３（Ｄ）に示すように、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４の開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時刻ｔ２近傍において、吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁１４の開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２近くの圧力まで上昇し、吸気圧力の上昇より遅れた時刻ｔ３近傍において排気圧力の上昇が始まる場合がある。
【０１０４】
特に、この例のように、軽負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度が小さいために軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１が比較的低く、且つ、高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度が大きいために高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２が比較的高い
場合には、図３（Ｄ）に示すように、吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ（ｔ２〜ｔ３）において、吸気圧力が排気圧力にかなり接近することになる。
【０１０５】
このような場合、脈動により吸気圧力や排気圧力が変動した場合や、ターボチャージャ８による過給によって吸気圧力がさらに上昇した場合等において、吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【０１０６】
ここで、図３（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１においてスロットル弁１４の開弁開始と同時にＥＧＲ弁１３の閉弁が開始された場合であっても、スロットル弁１４の駆動アクチュエータの応答速度と比較してＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度が遅い場合、スロットル弁１４が開弁完了して吸気圧力や排気圧力が上昇している時になっても未だＥＧＲ弁１３の閉弁が完了しない場合がある。
【０１０７】
例えば、スロットル弁の駆動アクチュエータとして応答速度の速いＤＣモータを用いる場合、スロットル弁の開弁開始から全開完了までは概ね３０〜５０ｍｓのオーダーの遅延がある。
【０１０８】
一方、ＥＧＲ弁の駆動アクチュエータとしては、弁開度を安定的に維持する性能及び耐熱性の観点からステップモータを用いる場合があるが、ステップモータの応答速度はＤＣモータと比較して遅いため、ＥＧＲ弁の閉弁開始から閉弁完了までは４００ｍｓ前後のオーダーの遅延がある。
【０１０９】
このような応答速度の相異によって、スロットル弁１４の開弁動作の完了よりもＥＧＲ弁１３の閉弁動作の完了が遅れる。
【０１１０】
ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）とが、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように重なっている場合、ＥＧＲ弁１３が開弁している状態で、ＥＧＲ通路１２の下流側（吸気通路６側）の圧力（すなわち吸気圧力）がＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）の圧力（すなわち排気圧力）より高くなる可能性がある。
【０１１１】
その場合、吸気通路６内の空気の一部がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞がある。
【０１１２】
そうすると、エアフローメータ７の計測値から算出される吸入空気量と実際にシリンダ５に吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、排気通路９に配置された触媒４が過剰にリーンなガスに曝されて劣化したり、といった問題が生じる虞がある。
【０１１３】
そこで、本実施例のＥＧＲ制御装置では、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合、まずＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始し、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、スロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始するようにした。
【０１１４】
図４は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１１５】
図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１１６】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３にいては、図４（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１１７】
一方、スロットル弁１４については、図４（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１においては、スロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始しない。
【０１１８】
そして、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０１１９】
時刻ｔ４においてスロットル弁１４の開弁制御が開始されると、図４（Ｂ）に示すように、比較的短時間でスロットル弁１４は要求開度であるＤｔｈ２まで開弁される。
【０１２０】
そして、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図４（Ｄ）に示すように、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘが上昇する。
【０１２１】
スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇の態様は、図３で説明した場合と同様である。
【０１２２】
すなわち、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４の開弁前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時（時刻ｔ５近傍）において、吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力（スロットル弁１４の開弁後に収束する吸気圧力）Ｐｉｎ２近くの圧力まで上昇し、この吸気圧力の上昇に遅れて（時刻ｔ６近傍）排気圧力の上昇が始まる。
【０１２３】
そして、図３で説明した場合と同様に、吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ’においては、吸気圧力が排気圧力にかなり接近することになり、場合によっては吸気圧力が排気圧力を超える可能性が高い。
【０１２４】
しかしながら、本実施例の弁制御を実行した場合には、このようなスロットル弁１４の開弁に伴う圧力変化は、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４以降に生じる。
【０１２５】
従って、ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１’（ｔ５〜ｔ６）とは、図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、重なることはない。
【０１２６】
よって、たとえＥＧＲ通路１２の下流側（吸気通路６側）の圧力（すなわち吸気圧力）がＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）の圧力（すなわち排気圧力）より高くなったとしても、その時ＥＧＲ弁１３は既に閉弁しているので、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞は無い。
【０１２７】
従って、上述したような燃焼の悪化や触媒４の劣化といった問題の発生を抑制することが可能となる。
【０１２８】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４
の開度制御の実行手順について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０１２９】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１６は、現在のスロットル弁１４の開度よりもより開き側の開度までスロットル弁１４を開弁する要求があったか否かを判定する。ステップＳ１０１でスロットル弁１４の開弁が要求されていると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０１でスロットル弁１４の開弁が要求されていないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３０】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１６は、現在のＥＧＲ弁１３が開弁状態であり、且つＥＧＲ弁１３を閉弁する要求があったか否かを判定する。
【０１３１】
ステップＳ１０２でＥＧＲ弁１３の開弁状態からのＥＧＲ弁１３の閉弁が要求されていると判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０３に進む。
【０１３２】
一方、ステップＳ１０２でＥＧＲ弁１３の開弁状態からのＥＧＲ弁１３の閉弁が要求されていないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の開度Ｄｔｈ２（＞Ｄｔｈ１）に設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁１３の開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。
【０１３４】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始する。この時、スロットル弁１４については、ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始しない。
【０１３５】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の実際の開度を取得する。本実施例では、開度センサ１５による計測値に基づいてＥＧＲ弁１３の実開度を取得する。
【０１３６】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１０５で取得した実ＥＧＲ弁開度がステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２に達したか否かを判定する。
【０１３７】
ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定された場合（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０７に進む。
【０１３８】
一方、ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が未だ閉弁完了していないと判定された場合（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０５に戻る。図４の例では、時刻ｔ４以降に本ステップＳ１０６が実行された時に肯定判定されることになる。
【０１３９】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ１０３で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始する。
【０１４０】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１４１】
その結果、エアフローメータ７の計測値に基づいて算出される吸入空気量と実際にシリンダ５に吸入される空気量とがずれて燃焼が悪化したり、触媒４に過剰にリーンなガスが流入して触媒４が劣化したり、といった問題が生じることを抑制することが可能となる。
【０１４２】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例２】
【０１４３】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例におけるエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１で説明したものと特に記載のない限り同一である。実施例１と同一の構成要素については同一の名称及び符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１４４】
本実施例は、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合に実行されるＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御内容が実施例１と異なる。
【０１４５】
本実施例では、このような加速要求があった時点で、実施例１同様にＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始するが、この時、本実施例では、スロットル弁１４を開弁する制御も同時に開始する。
【０１４６】
但し、この時のスロットル弁１４の開弁開度は、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度より開き側であって且つ加速要求におけるスロットル弁１４の要求開度より閉じ側の開度とする。
【０１４７】
この点で、加速要求があった時点ではＥＧＲ弁１３の閉弁制御のみ開始し、スロットル弁１４の開度は軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度から変化させずにＥＧＲ弁１３の閉弁が完了するまで軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度に維持するようにした実施例１と異なる。
【０１４８】
なお、本実施例においても、実施例１同様に、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求開度まで開弁する。
【０１４９】
図６は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１５０】
図６（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１５１】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３については、図６（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１５２】
また、スロットル弁１４については、図６（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から、所定開度Ｄｔｈ３を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１５３】
所定開度Ｄｔｈ３は、図６（Ｂ）に示すように、軽負荷運転状態におけるスロットル弁
開度Ｄｔｈ１より開き側で且つ高負荷運転状態におけるスロットル弁１４の要求開度Ｄｔｈ２よりも閉じ側の開度である。
【０１５４】
この所定開度Ｄｔｈ３は、スロットル弁１４をその開度まで開弁することに伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れることにより、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していない時に吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような状況が生じた場合であっても、排気圧力と吸気圧力との差圧（排気圧力から吸気圧力を減算した値）が所定値α以下にならないような、スロットル弁１４の開弁開度の上限値に基づいて定められる。
【０１５５】
この所定値αは、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断することができるような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０１５６】
このスロットル弁１４の開弁により、図６（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は応答性良く所定開度Ｄｔｈ３まで開弁し、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図６（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が上昇する。
【０１５７】
ここで、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れることにより、図６（Ｄ）に示すように、排気圧力が軽負荷運転状態における排気圧力（スロットル弁１４を所定開度Ｄｔｈ３まで開弁する前の排気圧力）Ｐｅｘ１から未だ余り上昇していない時刻ｔ２近傍において、吸気圧力がスロットル弁１４を所定開度Ｄｔｈ３まで開弁した後に収束する吸気圧力Ｐｉｎ３近くの圧力まで上昇する。そして、吸気圧力の上昇より遅れた時刻ｔ３近傍において排気圧力の上昇が始まる。
【０１５８】
そのため、図６（Ｄ）に示すように、図３で説明した場合と同様に吸気圧力の上昇に対して排気圧力の上昇が遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）が生じる。
【０１５９】
そして、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度がスロットル弁１４の駆動アクチュエータの応答速度より遅い場合には、やはり図３で説明した場合と同様に、ＥＧＲ弁１３の閉弁完了が遅れている期間Δｔ０（ｔ１〜ｔ４）と、排気圧力の上昇が吸気圧力の上昇に対して遅れている期間Δｔ１（ｔ２〜ｔ３）とが、図６（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように重なる。
【０１６０】
しかしながら、本実施例の場合、この時のスロットル弁１４の開弁開度である所定開度Ｄｔｈ３は、上記のように、スロットル弁開弁前の排気圧力Ｐｅｘ１と、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力Ｐｉｎ３と、の差圧が所定値α以下にならないように定められているので、図６（Ｄ）に示すように、この期間Δｔ１において吸気圧力が排気圧力より高くなることはない。
【０１６１】
よって、たとえこの期間Δｔ１においてＥＧＲ弁１３が開弁状態であっても、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することはない。従って、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１６２】
更に、本実施例の場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１よりも開き側の所定開度Ｄｔｈ３までスロットル弁１４が開弁されるので、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間中においても好適にトルクを確保できるというメリットもある。
【０１６３】
本実施例では、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４において、所定開度Ｄｔｈ３から
、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２を目標開度として、スロットル弁１４を開弁する制御が開始される。
【０１６４】
時刻ｔ４においてスロットル弁１４の開弁制御が開始されると、図６（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４は応答性良く要求開度Ｄｔｈ２まで開弁される。
【０１６５】
そして、このスロットル弁１４の開弁に伴って、図６（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が上昇する。
【０１６６】
この場合も、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に対して遅れるため、時刻ｔ５近傍において吸気圧力が高負荷運転状態における吸気圧力Ｐｉｎ２近い圧力まで上昇してから、時刻ｔ６近傍において排気圧力が高負荷運転状態における排気圧力Ｐｅｘ２近い圧力まで上昇するまでに、遅れ期間Δｔ１’が生じることになるが、図６（Ｄ）に示すように、この期間Δｔ１’においても、吸気圧力（〜Ｐｉｎ２）と排気圧力（〜Ｐｅｘ３）とは、吸気圧力が排気圧力より高くなるほどまでには接近しない。
【０１６７】
また、この排気圧力の上昇が遅れる期間Δｔ１’において、吸気圧力が排気圧力より高くなることがあったとしても、図６（Ｃ）に示すように、この時点でＥＧＲ弁１３は既に閉弁しているので、吸気通路６からＥＧＲ通路１２経由で排気通路９へ空気が逆流することはない。
【０１６８】
従って、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１６９】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【０１７０】
図７のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。図７のフローチャートにおいて、図５のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図５のフローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１７１】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２では、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求時において、肯定判定がなされ、その場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０３に進む。否定判定がなされた場合にはＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１７２】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２の間の所定開度Ｄｔｈ３（Ｄｔｈ１＜Ｄｔｈ３＜Ｄｔｈ２）に設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。
【０１７３】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ２０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始するとともに、スロットル弁１４について、前記ステップＳ２０３で設定した目標開度Ｄｔｈ３への開弁制御を開始する。
【０１７４】
ステップＳ１０５及びステップＳ１０６においてＥＧＲ弁１３の閉弁が完了したと判定
されるのを待って、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７に進む。
【０１７５】
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に設定する。
【０１７６】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ２０７で設定した目標開度Ｄｔｈ２への開弁制御を開始する。
【０１７７】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１７８】
また、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することもできる。
【０１７９】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例３】
【０１８０】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例におけるエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成は実施例１で説明したものと特に記載のない限り同一である。実施例１と同一の構成要素については同一の名称及び符号を用いて詳細な説明を省略する。
【０１８１】
本実施例は、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が該軽負荷運転状態における開度より開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった場合に実行されるＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御内容が実施例１と異なる。
【０１８２】
本実施例では、このような加速要求があった時点で、実施例１同様にＥＧＲ弁１３を閉弁する制御を開始する。
【０１８３】
スロットル弁１４の開度制御については、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって段階的に徐々に開弁していく制御を行う。
【０１８４】
この点で、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１に維持する制御を行う実施例１や、加速要求があった時点からＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開度を所定開度Ｄｔｈ３（Ｄｔｈ１＜Ｄｔｈ３＜Ｄｔｈ２）まで開弁して該所定開度Ｄｔｈ３に維持する制御を行う実施例２とは、相異する。
【０１８５】
図８は、このようなスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０１８６】
図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１においてアクセルの踏み込みによって軽負荷運転状態から高負荷運転状態への加速が要求されたとする。
【０１８７】
この加速要求に応じて、ＥＧＲ弁１３については、図８（Ｃ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１において、軽負荷運転状態におけるＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ１から、高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）を目標開度として、ＥＧＲ弁１３を閉弁する制御が開始される。
【０１８８】
また、スロットル弁１４については、図８（Ｂ）に示すように、加速要求のあった時刻ｔ１から、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４までの期間、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１から高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって一定開度ΔＤｔｈずつ段階的に開弁していく過渡時弁制御を行う。
【０１８９】
この「一定開度ΔＤｔｈ」は、スロットル弁１４を開度変化量ΔＤｔｈだけ開弁することに伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、及び、一定開度ΔＤｔｈずつの段階的な開度変化によってスロットル弁１４を軽負荷運転状態における開度Ｄｔｈ１から高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁していく過程において、排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値α以下にならないような開度変化量として、過渡条件や運転状態に応じて予め求めておく。
【０１９０】
所定値αは実施例２で説明したものと同様である。すなわち、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断することができるような、排気圧力と吸気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０１９１】
なお、α＝０とした場合は、単純に、開度変化量ΔＤｔｈを、吸気圧力が排気圧力より高くならないようなスロットル弁１４の開度変化量として定めることに相当する。
【０１９２】
また、α＜０とした場合は、スロットル弁１４の開度変化に伴う圧力変化の過程で、吸気圧力が排気圧力より高くなり、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こった場合においても、その逆流量が許容量以下に収まるような開度変化量としてΔＤｔｈを定めることに相当する。
【０１９３】
このような段階的なスロットル弁１４の開弁により、図８（Ｄ）に示すように、吸気圧力及び排気圧力が徐々に増加していく。
【０１９４】
この場合も、排気圧力の上昇は吸気圧力の上昇に対して遅れるが、両者は一挙に高負荷運転状態における圧力に収束するのではなく、図８（Ｄ）に示すように、互いの差圧がα以下にならないように段階的に高負荷運転状態における圧力まで上昇していく。
【０１９５】
よって、図８（Ｄ）に示すように、スロットル弁１４の段階的な開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程において、吸気圧力が排気圧力より高くなることを抑制できる。従って、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２経由で排気通路９に流入することを抑制できる。
【０１９６】
これにより、燃焼の悪化や触媒の劣化といった問題の発生を抑制することができる。
【０１９７】
更に、本実施例の場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間においても、高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に向かって段階的にスロットル弁１４が開弁されていくので、当該期間において高負荷運転状態における本来の要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２よりも閉じ側の開度にスロットル弁１４を制御することに起因するトルク不足を抑え、好適にトルクを確保できるというメリットもある。
【０１９８】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図９及び図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【０１９９】
図９及び図１０のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。図９及び図１０のフローチャートにおいて、実施例１で説明した図５のフローチャート又は実施例２で説明した図７のフローチャートにおけるステップと同一の内容のステップについては、図５又は図７と同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２００】
図９のステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求時において、肯定判定がなされた場合、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０３に進む。否定判定がなされた場合には、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２０１】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の目標開度を高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２（全閉）に設定する。スロットル弁１４の目標開度については後述するステップＳ３０４−Ｓ３０７において設定するため、ここでは設定しない。
【０２０２】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、前記ステップＳ３０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２への閉弁制御を開始する。
【０２０３】
次に、図１０のステップＳ３０４において、ＥＣＵ１６は、吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘを取得する。吸気圧力はエアフローメータ７による計測値やスロットル弁１４の開度、エンジン１の運転状態等に基づく計算により取得する。
【０２０４】
或いは、図１には図示していないが、吸気通路６に圧力センサを設置し、該圧力センサによる計測値に基づいて吸気圧力を取得しても良い。
【０２０５】
また、排気圧力は、エアフローメータ７による計測値に基づいて計算される吸気流量と排気圧力との定常時における関係を予め調べて作成したマップに対して一次遅れ演算を行うことによって取得する。
【０２０６】
或いは、吸気圧力の場合と同様に、図１には図示しない圧力センサを排気通路９に設置し、該圧力センサによる計測値に基づいて排気圧力を取得しても良い。
【０２０７】
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ１６は、前記ステップＳ３０４で取得した吸気圧力Ｐｉｎ及び排気圧力Ｐｅｘに基づいて、排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ）が所定値βより大きいか否かを判定する。
【０２０８】
ここで、所定値βは、スロットル弁１４を開度変化量ΔＤｔｈだけ開弁しても、当該スロットル弁１４の開弁に伴う圧力変化の過程で排気圧力と吸気圧力との差圧が所定値α以下にならないような、現状の吸気圧力と排気圧力との差圧の下限値に基づいて定められる。
【０２０９】
ステップＳ３０５で排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧が所定値βより大きいと判定された場合（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ＞β）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０６に
進む。
【０２１０】
一方、ステップＳ３０５で排気圧力Ｐｅｘと吸気圧力Ｐｉｎとの差圧が所定値βより大きくないと判定された場合（Ｐｅｘ−Ｐｉｎ≦β）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ３０７に進む。
【０２１１】
ステップＳ３０６において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を、現状のスロットル弁開度Ｄｔｈから所定開度ΔＤｔｈだけ開き側の開度に設定する。
【０２１２】
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４の目標開度を、現状のスロットル弁開度Ｄｔｈに維持する。
【０２１３】
ステップＳ３０８において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４について、前記ステップＳ３０６で設定した目標開度への開弁制御又はステップＳ３０７で設定した開度に維持する制御を行う。
【０２１４】
続いてステップＳ１０５及びステップＳ１０６において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かの判定を行い、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了したと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７に進む。ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了していないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ３０４に戻る。
【０２１５】
すなわち、本実施例では、ＥＧＲ弁１３が閉弁するまでの期間中、吸気圧力と排気圧力をモニターし、開度変化量ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁すると空気の逆流が起こると判断される場合には、スロットル弁１４の開度を現状で維持し、開度変化量ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁しても空気の逆流が起こらないと判断される場合には、ΔＤｔｈだけスロットル弁１４を開弁する、ということを繰り返しながら、段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていくのである。
【０２１６】
そして、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定されると、ＥＣＵ１６は、ステップＳ２０７においてスロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２に設定し、ステップＳ２０８において、当該目標開度Ｄｔｈ２までスロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０２１７】
以上のルーチンを実行することにより、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入することを抑制できる。
【０２１８】
また、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することもできる。
【０２１９】
本実施例において以上説明したルーチンを実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。
【実施例４】
【０２２０】
上記各実施例ではＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態（図２の運転領域Ｂ）から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つ運転領域Ｂよりもスロットル弁１４の開度が開き側の開度に設定される高負荷運転状態（図２の運転領域Ｃ）への加速過渡時に、スロットル弁１４
の開弁開始タイミングを遅延させたり、スロットル弁１４の開度を高負荷運転状態の要求開度よりも閉じ側の開度に制限したりする過渡時弁制御を行う実施例について説明したが、このように本来の要求開度よりも閉じ側の開度にスロットル弁１４の開度が制限されている期間は、実際にエンジン１が出力するトルクが要求トルクに対して不足する可能性がある。
【０２２１】
従って、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間において、スロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する過渡時弁制御を実行しなくても、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生しない場合には、本発明の過渡時弁制御を実行しないようにしても良い。
【０２２２】
そうすることによって、不必要なスロットル弁１４の開度制限が行われることを抑制できるので、加速過渡時のトルクを良好に確保できるようになる。
【０２２３】
ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が開弁される加速過渡時に、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する可能性が高いのは、吸気圧力と排気圧力が最も接近する場合、すなわち、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の変化の過程で、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から未だ殆ど上昇していない時であって、且つ、吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様の圧力変化が起こる場合である。
【０２２４】
このような圧力変化が起こる場合であって、更に、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力がスロットル弁開弁前の排気圧力より高い場合や、スロットル弁開弁前の排気圧力とスロットル弁開弁後に収束する吸気圧力との差圧が所定値α以下になる場合に、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する可能性が高い。
【０２２５】
そこで、本実施例では、加速要求があった時点で、スロットル弁１４を当該加速要求における要求開度まで開弁した場合に収束する吸気圧力を予測し、当該予測した収束後の吸気圧力と、現在の排気圧力と、を比較して、予測した収束後の吸気圧力が現在の排気圧力より高い場合（或いは現在の排気圧力と予測した収束後の吸気圧力との差圧が所定値α以下である場合）に、加速要求時に要求開度までスロットル弁１４を開弁すると空気の逆流が発生する可能性が高いと判断して、実施例１〜３で説明したような、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間スロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する過渡時弁制御を実行することとした。
【０２２６】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図１１及び図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【０２２７】
図１１及び図１２のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０２２８】
ここでは、実施例１において説明した加速要求時のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の過渡時弁制御ルーチンに、本実施例で説明した過渡時弁制御の実行要否の判定ステップを挿入した制御ルーチンを説明する。
【０２２９】
図１１及び図１２のフローチャートにおいて、実施例１における過渡時弁制御ルーチンを表す図５のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図５の
フローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２３０】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があったか否かを判定し、肯定判定された場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０３に進み、スロットル弁１４の目標開度として高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２を設定するとともに、ＥＧＲ弁１３の目標開度として高負荷運転状態における要求開度Ｄｅｇ２を設定する。そして、ＥＧＲ弁１３については、ステップＳ１０４において閉弁制御を開始する。
【０２３１】
次に、図１２のステップＳ４０１において、ＥＣＵ１６は、スロットル弁１４を要求開度Ｄｔｈ２まで開弁した場合に、スロットル弁開弁後に収束する吸気圧力を予測する。本実施例では、エアフローメータ７による計測値、吸気通路６の管径や管長、吸気バルブのバルブ特性（開閉タイミング、リフト量、作用角）、エンジン１の運転状態等に基づく既知の物理モデルを用いて、収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌを計算する。
【０２３２】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ１６は、現在の排気圧力Ｐｅｘ１を取得する。本実施例では、エンジン１が定常運転状態である場合の吸気流量と排気圧力との関係を記憶したマップに対して、１次遅れ演算を行い、エアフローメータ７による計測値に基づいて取得される吸気流量から、現在の排気圧力Ｐｅｘ１を計算する。或いは、排気通路９に圧力センサを取り付けて、そのセンサによる計測値に基づいて現在の排気圧力を取得しても良い。
【０２３３】
ステップＳ４０３において、ＥＣＵ１６は、ステップＳ４０１で予測した収束後の吸気圧力Ｐｉｎ２ｃａｌと、ステップＳ４０２で取得した現在の排気圧力Ｐｅｘ１と、を比較し、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きいか否かを判定する。
【０２３４】
所定値αは実施例２で説明したものと同様である。すなわち、α＝０とした場合は、単純に収束後の吸気圧力が現在の排気圧力より低いか否かを判定することになる。
【０２３５】
また、α＞０とした場合は、脈動により排気圧力や吸気圧力が変動したり、過給により吸気圧力が上昇したりした場合においても、吸気圧力が排気圧力より高くならないと判断可能なための余裕分を含めて、収束後の吸気圧力と現在の排気圧力とを比較することになる。
【０２３６】
また、α＜０とした場合は、たとえ吸気圧力が排気圧力より高くなって吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こった場合であっても、その逆流量が許容範囲内に収まるか否かを基準として、収束後の吸気圧力と現在の排気圧力とを比較することになる。
【０２３７】
ステップＳ４０３で現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きいと判定された場合（Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ２ｃａｌ＞α）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０７に進み、スロットル弁１４を目標開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２３８】
すなわち、この場合、スロットル弁１４の開弁開始タイミングをＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで遅延させることなく、ＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに即座にスロットル弁１４の開弁を開始する。
【０２３９】
これは、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きければ、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していないにもかかわらず吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様で圧力変化が起こったとしても、吸気圧力が排気圧力を超える可能性は無いと判断でき、従って、たとえその時にＥＧＲ弁１３が閉弁完了していなかったとしても（すなわちＥＧＲ弁１３が未だ開弁状態であったとしても）、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞は無いと判断できるからである。
【０２４０】
一方、ステップＳ４０３で現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値αより大きくないと判定された場合（Ｐｅｘ１−Ｐｉｎ２ｃａｌ≦α）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ１０５及びステップＳ１０６において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了したか否かの判定を行い、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了した後、ステップＳ１０７に進んでスロットル弁１４の開弁制御を開始する。
【０２４１】
すなわち、この場合、スロットル弁１４の開弁開始タイミングをＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで遅延させる本発明に係る過渡時弁制御を実行する。
【０２４２】
これは、現在の排気圧力Ｐｅｘ１と収束後の吸気圧力の予測値Ｐｉｎ２ｃａｌとの差圧が所定値α以下の場合、排気圧力がスロットル弁開弁前の圧力から殆ど上昇していないにもかかわらず吸気圧力がスロットル弁開弁後に収束する圧力近くまで上昇するような態様で圧力変化が起こった場合に、吸気圧力が排気圧力を超える可能性があると判断でき、従って、その時にＥＧＲ弁１３が閉弁完了していない場合（すなわちＥＧＲ弁が未だ開弁状態である場合）、吸気通路６内の空気がＥＧＲ通路１２を逆流して排気通路９に流入する虞があると判断できるからである。
【０２４３】
以上のルーチンを実行することにより、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに遅延無くスロットル弁１４を要求開度まで開弁する制御を開始したとしても、ＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が発生する虞がない場合には、本発明に係る過渡時弁制御は実行されないので、加速過渡時に不必要にスロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによってトルク不足が生じることを好適に抑制することができる。
【０２４４】
上記の図１１及び図１２のフローチャートでは、実施例１に本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否を判定するステップを適用した例について説明したが、本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否の判定ステップは、実施例２の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで中間的な開度Ｄｔｈ３にスロットル弁１４の開弁開度を制限する制御）や、実施例３の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていく制御）にも適用することができる。
【実施例５】
【０２４５】
本実施例も、実施例４と同様に、本発明に係る過渡時弁制御の実行要否を判定する技術に関わる。本実施例では、加速要求があった時点で、スロットル弁１４を加速要求における要求開度まで開弁した場合に吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流する空気量を予測し、当該予測した逆流する空気量が所定の許容量を超えている場合に、実施例１〜３で説明したような、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでスロットル弁１４の開度を要求開度より閉じ側の開度に制限する本発明に係る過渡時弁制御を実行する必要があると判断し、過渡時弁制御を実行することとした。
【０２４６】
ここで、「所定の許容量」は、その量の空気が吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流した場合であっても、燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容できる程度と
なるような空気量の上限値に基づいて定められる。
【０２４７】
ここで、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、本実施例のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の開度制御の実行手順について、図１３及び図１４のフローチャートに基づいて説明する。
【０２４８】
図１３及び図１４のフローチャートで表される加速過渡時の弁制御ルーチンは、エンジン１の稼働中定期的にＥＣＵ１６によって実行される。
【０２４９】
ここでは、実施例２において説明した加速要求時のＥＧＲ弁１３及びスロットル弁１４の過渡時弁制御ルーチンに、本実施例で説明した過渡時弁制御の実行要否の判定ステップを挿入した制御ルーチンを説明する。
【０２５０】
図１３及び図１４のフローチャートにおいて、実施例２における過渡時弁制御ルーチンを表す図７のフローチャートで説明した内容と同一の内容のステップについては、図７のフローチャートと同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２５１】
ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、ＥＧＲ弁１３が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁１３が閉弁され且つスロットル弁１４が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があったか否かを判定し、肯定判定された場合、ＥＣＵ１６はステップＳ５０３に進む。否定判定された場合は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２５２】
ステップＳ５０３において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の目標開度として高負荷運転状態における要求ＥＧＲ弁開度Ｄｅｇ２を設定する。
【０２５３】
ステップＳ５０４において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３について、ステップＳ５０３で設定した目標開度Ｄｅｇ２に向かって閉弁制御を開始する。
【０２５４】
続いて図１４のステップＳ５０５において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲ弁１３の閉弁制御の開始と同時に、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２まで開弁したと仮定した場合に、吸気通路６から排気通路９へＥＧＲ通路１２経由で逆流する空気量Ｇａｘを予測する。
【０２５５】
本実施例では、まず、スロットル弁１４を要求開度Ｄｔｈ２まで開弁したと仮定した場合のＥＧＲ通路１２の上流側（排気通路９側）と下流側（吸気通路６側）との差圧を予測する。また、ＥＧＲ弁１３の開度毎に、ＥＧＲ通路１２の上流側と下流側との差圧と、ＥＧＲ通路１２を流れるガス量と、の関係を予め求めてマップ化してＥＣＵ１６内に持っておく。
【０２５６】
そして、前記予測したＥＧＲ通路１２の上流側と下流側との差圧と、ＥＧＲ弁１３の実際の開度と、前記マップと、に基づいて、逆流する空気量の予測値Ｇａｘｃａｌを算出する。
【０２５７】
ステップＳ５０６において、ＥＣＵ１６は、ＥＣＵ１６は、ステップＳ５０５で算出した逆流する空気量の予測値Ｇａｘｃａｌが許容量Ｇａｘｔｈより多いか否かを判定する。許容量Ｇａｘｔｈは上述した通り、燃焼の悪化や触媒の劣化の程度が許容範囲に収まるような逆流空気量の上限値に基づいて定められる。
【０２５８】
ステップＳ５０６で、逆流空気量の予測値が許容量を超えていないと判定された場合（Ｇａｘｃａｌ≦Ｇａｘｔｈ）（Ｎｏ）、ＥＣＵ１６はステップＳ２０７に進み、スロットル弁１４の目標開度を高負荷運転状態における要求開度Ｄｔｈ２に設定し、続くステップＳ２０８において、スロットル弁１４を当該目標開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２５９】
すなわち、この場合、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、スロットル弁１４の開弁開度を、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２との間の開度Ｄｔｈ３に制限し、本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁するタイミングを遅延させる本発明（実施例２）に係る過渡時弁制御を実行することなく、ＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに即座にスロットル弁１４を本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２６０】
これは、ステップＳ５０６で否定判定された場合には、ＥＧＲ弁１３が未だ開弁状態の時に、吸気圧力が排気圧力より高くなって、吸気通路６からＥＧＲ通路１２経由で排気通路９に空気が逆流したとしても、その逆流量は、燃焼の悪化や触媒の劣化が許容範囲に収まる程度の量でしかないと判断できるからである。
【０２６１】
一方、ステップＳ５０６で、逆流空気量の予測値が許容量を超えていると判定された場合（Ｇａｘｃａｌ＞Ｇａｘｔｈ）（Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１６はステップＳ５０７、ステップＳ５０８、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６を実行し、本発明（実施例２）に係る過渡時弁制御を実行する。
【０２６２】
すなわち、ステップＳ５０７においてスロットル弁１４の制御目標開度として、軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１と高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２との中間の開度Ｄｔｈ３を設定し、ステップＳ５０８において当該目標開度Ｄｔｈ３までスロットル弁１４を開弁する制御を開始する。
【０２６３】
そして、ステップＳ１０５でＥＧＲ弁１３の実際の開度を取得し、ステップＳ１０６においてＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定されるまで、スロットル弁１４の開弁開度を前記中間の開度Ｄｔｈ３に制限する。
【０２６４】
そして、ステップＳ１０６でＥＧＲ弁１３が閉弁完了したと判定された段階で、ステップＳ２０７以降に進み、スロットル弁１４を本来の要求開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御を開始する。
【０２６５】
以上のルーチンを実行することにより、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁開始とともに遅延無くスロットル弁１４を開弁開始したとしても、ＥＧＲ通路１２経由で許容量を超える量の空気の逆流が発生する虞がない場合には、本発明に係る過渡時弁制御は実行されないので、加速過渡時に不必要にスロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによってトルク不足が生じることを好適に抑制することができる。
【０２６６】
上記の図１３及び図１４のフローチャートでは、実施例２に本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否を判定するステップを適用した例について説明したが、本実施例に係る過渡時弁制御の実行要否の判定ステップは、実施例１の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了までスロットル弁１４の開度変更を遅延させる制御）や、実施例３の過渡時弁制御（ＥＧＲ弁１３の閉弁完了まで段階的にスロットル弁１４の開度を開き側に変化させていく制御）にも適用することができる。
【０２６７】
なお、本実施例４及び実施例５では、加速要求時にＥＧＲ弁１３の閉弁と同時にスロットル弁１４を本来の高負荷運転状態における要求スロットル弁開度まで開弁したと仮定した場合に予測される収束後の吸気圧力や逆流空気量を計算して、該予測した吸気圧力や逆流空気量に基づいて、過渡時弁制御の実行要否の判定を行う例について説明したが、より単純に、空気の逆流が発生し易い特定の加速条件において、本発明の過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２６８】
例えば、加速要求時のスロットル弁１４の目標開度が全開の場合や、全開に近い大開度である場合に、本発明の過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２６９】
すなわち、ＥＧＲ弁１３が開弁されてＥＧＲが実施される軽負荷運転状態において、ＥＧＲ弁１３を閉弁してＥＧＲを停止し且つスロットル弁を全開にするＷＯＴ（Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）要求が発せられた場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７０】
また、更に、ＷＯＴ要求が発せられた時の軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度がある程度以上閉じ側の開度であった場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７１】
これは、加速要求前後でのスロットル弁開度に大きな差がある場合には、特に、当該スロットル弁開弁に伴う圧力変化の過程で吸気圧力が排気圧力より高くなる現象が生じ易いと考えられるからである。
【０２７２】
従って、加速要求による遷移先の高負荷側の運転状態における目標スロットル弁開度がＷＯＴでなくても、加速要求前後のスロットル弁開度に一定以上の開度差がある場合に、本発明に係る過渡時弁制御を実行するようにしても良い。
【０２７３】
本発明は、吸気圧力が排気圧力より高くならないのであれば、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する前にスロットル弁１４の開度を高負荷運転状態における目標スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁することを排除しない。
【０２７４】
例えば、実施例３において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの期間、段階的にスロットル弁１４を開弁していく過渡時弁制御の例を説明したが、この制御において、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する時刻ｔ４以前の段階で、スロットル弁１４を開度Ｄｔｈ２まで開弁しても吸気圧力が排気圧力より高くなる虞は無いと判断された場合には、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了する前であっても、スロットル弁１４を開度Ｄｔｈ２まで開弁するようにしても良い。
【実施例６】
【０２７５】
上記各実施例において説明したように、ＥＧＲが実施される軽負荷運転状態からＥＧＲが停止され且つスロットル弁１４が開弁される高負荷運転状態への加速過渡時において、スロットル弁１４の開弁に伴う吸気圧力及び排気圧力の上昇過程により一時的に又は定常的に吸気圧力が排気圧力より高くなった時に、ＥＧＲ弁１３の閉弁が遅れることが原因となって、吸気通路６から排気通路９へのＥＧＲ通路１２経由での空気の逆流が起こる。
【０２７６】
これに対し、上記各実施例では、ＥＧＲ弁１３の閉弁の遅れを見越して、ＥＧＲ弁１３が閉弁完了するまでの間、スロットル弁１４の開弁を遅延させたり、スロットル弁１４の開弁開度を制限したりすることによって、空気の逆流を抑制することを図っている。
【０２７７】
本実施例では、この空気の逆流が発生するそもそもの原因に着目して、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして従来よりも応答速度の速いものを用いるようにした。
【０２７８】
図１５は、実施例１においてＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータをより応答速度の速いものに替えて、その上で実施例１に係るスロットル弁１４及びＥＧＲ弁１３の過渡時弁制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁１４の開度、ＥＧＲ弁１３の開度、吸気圧力及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【０２７９】
図１５（Ｃ）に示すように、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータの応答速度が速くなることにより、ＥＧＲ弁１３の閉弁が完了する時刻ｔ４’は実施例１の場合の閉弁時刻ｔ４よりも早くなる。
【０２８０】
これに伴って、本実施例の過渡時弁制御においては、図１５（Ｂ）に示すように、スロットル弁１４を高負荷運転状態における要求スロットル弁開度Ｄｔｈ２まで開弁する制御の開始時刻も早くなる（ｔ４→ｔ４’）。
【０２８１】
これにより、加速過渡時において、スロットル弁１４の開度が、本来の要求スロットル弁開度よりも閉じ側の開度（実施例１の場合は軽負荷運転状態におけるスロットル弁開度Ｄｔｈ１）に制限される期間が短縮されるので、スロットル弁１４の開度を本来の目標スロットル弁開度まで開弁することを遅延させることに起因するトルク不足を抑制することが可能となる。
【０２８２】
応答速度の速いＥＧＲ弁１３のための駆動アクチュエータとしては、例えばスロットル弁１４と同様のＤＣモータを用いることができる。スロットル弁１４の駆動アクチュエータと同等の応答速度を有するＤＣモータをＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして用いるようにすれば、図１５で示した時刻よりも更に早い時刻においてＥＧＲ弁１３の閉弁が完了することになるので、スロットル弁１４の開弁の遅延をより一層短縮することができる。
【０２８３】
図１５では実施例１の構成に適用した場合について説明したが、その他の実施例の構成においても、ＥＧＲ弁１３の駆動アクチュエータとして応答速度の速いものを用いることにより、スロットル弁１４の開弁を遅延させる期間を短縮することができるので、加速過渡時のトルク不足を抑制する効果を得ることができる。
【０２８４】
上記各実施例はディーゼルエンジンに適用することもできる。また、ターボチャージャを備えないガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２８５】
【図１】実施例に係るＥＧＲ制御装置を適用するエンジンとその吸気系及び排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。
【図２】実施例に係るエンジンの運転領域とＥＧＲ弁の開度制御との対応関係を定めたマップの一例を示す図である。
【図３】従来技術における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図４】実施例１における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図５】実施例１において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートである。
【図６】実施例２における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図７】実施例２において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートである。
【図８】実施例３における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【図９】実施例３において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１０】実施例３において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１１】実施例４において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１２】実施例４において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１３】実施例５において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの前半を表す図である。
【図１４】実施例５において、ＥＧＲ弁が開弁される軽負荷運転状態から、ＥＧＲ弁が閉弁され且つスロットル弁が当該軽負荷運転状態よりも開き側の開度まで開弁される高負荷運転状態への加速要求があった時に実行される、ＥＧＲ弁及びスロットル弁の開度制御の実行手順を表すフローチャートの後半を表す図である。
【図１５】実施例６における加速過渡時のスロットル弁及びＥＧＲ弁の開度制御を行う場合の、アクセル開度、スロットル弁の開度、ＥＧＲ弁の開度、吸気圧力、及び排気圧力の時間変化の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０２８６】
１ エンジン
２ コンプレッサ
３ タービン
４ 触媒
５ 気筒
６ 吸気通路
７ エアフローメータ
８ ターボチャージャ
９ 排気通路
１０ クランク角度センサ
１１ アクセル開度センサ
１２ ＥＧＲ通路
１３ ＥＧＲ弁
１４ スロットル弁
１５ 開度センサ
１６ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流側の位置に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つ前記スロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、
前記ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、
前記スロットル弁については、
該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求における前記スロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、
該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、
過渡時弁制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定開度は、前記制御要求直前の運転状態における前記スロットル弁の開度であることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御手段は、前記過渡時弁制御において、前記ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの間、
排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い場合には、前記スロットル弁の開度を所定開度変化量だけ開き側に変化させ、
そうでない場合には、前記スロットル弁の開度を変化させないことにより、
前記スロットル弁の開度を段階的に前記要求開度に向かって変化させていくことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁が開弁され且つ機関負荷が所定負荷より小さい軽負荷運転状態から、前記ＥＧＲ弁が閉弁され且つ前記スロットル弁が所定の基準開度より開き側の開度に開弁される高負荷運転状態への加速要求時に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記制御要求における前記スロットル弁の要求開度が全開である場合に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、
前記スロットル弁の開度を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合の吸気圧力を予測する手段と、
前記制御要求時における排気圧力を取得する手段と、
を有し、前記予測した吸気圧力が前記取得した排気圧力より高い場合に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記制御要求があった時点で前記スロットル弁を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合に、前記吸気通路から前記ＥＧＲ通路を逆流して前記排気通路に流入する空気量を予測する手段を有し、前記予測した空気量が所定の許容量より多い場合に
、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
前記ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータとして、その応答速度が前記スロットル弁を駆動するアクチュエータの応答速度と略等しいものを用いることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、
前記吸気通路における前記スロットル弁の設置箇所の上流の位置に設けられたコンプレッサと、前記排気通路に設けられたタービンと、を有するターボチャージャを更に備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の接続箇所より上流側の位置に設けられたスロットル弁と、
前記ＥＧＲ弁が開弁される運転状態において、該ＥＧＲ弁を閉弁し且つ前記スロットル弁をより開き側の開度まで開弁する制御要求があった場合に、
前記ＥＧＲ弁については、該制御要求に応じて閉弁制御を開始し、
前記スロットル弁については、
該制御要求があった時から該ＥＧＲ弁の閉弁が完了するまでの間、該制御要求における前記スロットル弁の要求開度より閉じ側の所定開度まで開弁し、
該ＥＧＲ弁の閉弁が完了した後、前記要求開度まで開弁する、
過渡時弁制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定開度は、前記制御要求直前の運転状態における前記スロットル弁の開度であることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御手段は、前記過渡時弁制御において、前記ＥＧＲ弁が閉弁完了するまでの間、
排気圧力が吸気圧力より所定圧力以上高い場合には、前記スロットル弁の開度を所定開度変化量だけ開き側に変化させ、
そうでない場合には、前記スロットル弁の開度を変化させないことにより、
前記スロットル弁の開度を段階的に前記要求開度に向かって変化させていくことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ弁が開弁され且つ機関負荷が所定負荷より小さい軽負荷運転状態から、前記ＥＧＲ弁が閉弁され且つ前記スロットル弁が所定の基準開度より開き側の開度に開弁される高負荷運転状態への加速要求時に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記制御要求における前記スロットル弁の要求開度が全開である場合に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、
前記スロットル弁の開度を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合の吸気圧力を予測する手段と、
前記制御要求時における排気圧力を取得する手段と、
を有し、前記予測した吸気圧力が前記取得した排気圧力より高い場合に、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記制御手段は、前記制御要求があった時点で前記スロットル弁を前記要求開度まで開弁したと仮定した場合に、前記吸気通路から前記ＥＧＲ通路を逆流して前記排気通路に流入する空気量を予測する手段を有し、前記予測した空気量が所定の許容量より多い場合に
、前記過渡時弁制御を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
前記ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータとして、その応答速度が前記スロットル弁を駆動するアクチュエータの応答速度と略等しいものを用いることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、
前記吸気通路における前記スロットル弁の設置箇所の上流の位置に設けられたコンプレッサと、前記排気通路に設けられたタービンと、を有するターボチャージャを更に備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１２１４９７（Ｐ２０１０−１２１４９７Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９４７５８（Ｐ２００８−２９４７５８）
【出願日】平成２０年１１月１８日（２００８．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１８日（２００８．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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