(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気還流装置に関し、吸気系に還流されるＥＧＲガスの温度を設定範囲内とし、燃焼状態の悪化を防止した内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンと、吸気ガスを圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャを備える。前記タービンより上流側の排気通路と、前記コンプレッサより下流側の吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路を設ける。前記ＥＧＲ通路又は前記タービンより上流側の排気通路と、前記タービンより下流側の排気通路とをつなぐバイパス通路を設ける。前記バイパス通路にはバイパス弁を設ける。また、前記ＥＧＲ通路中のＥＧＲガスの温度が設定範囲内にあるか否かを判定する。前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲内にない場合に、前記バイパス弁を開く。【選択図】図２
2010248926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンと、吸気ガスを圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流側の排気通路と、前記コンプレッサより下流側の吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路又は前記タービンより上流側の排気通路と、前記タービンより下流側の排気通路とをつなぐバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたバイパス弁と、
前記ＥＧＲ通路中のＥＧＲガスの温度が設定範囲内にあるか否かを判定するＥＧＲガス温度判定手段と、
前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲内にない場合に、前記バイパス弁を開くバイパス弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲガス温度判定手段は、所定時間所定以上の負荷で運転された場合に、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っていると判定すること、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ触媒と、
前記ＥＧＲ触媒の触媒温度を取得する手段と、を備え、
前記ＥＧＲガス温度判定手段は、前記ＥＧＲ触媒の触媒温度が設定値以上である場合に、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っていると判定すること、
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を備え、
前記バイパス弁制御手段は、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っている場合であって、且つ、減速時に前記ＥＧＲ弁を開くべき運転領域になった場合に、前記バイパス弁を開くこと、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、内燃機関の排気系及び吸気系に接続し、排気系から吸気系に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路を備えた内燃機関が知られている。このような技術によれば、運転状態に応じてＥＧＲガスを混合気に混入し、エミッションや燃費向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の内燃機関では、ＥＧＲの導入により吸気系に大きな温度変化が生じる場合があり、燃焼状態が悪化するという課題がある。例えば、ＥＧＲガスが想定よりも高温となった場合に、吸気系にＥＧＲガスを混入すると、燃焼室の温度が高まる。燃焼室の温度が高まると、ノッキングが生じる可能性が懸念される。また、ＥＧＲガスが想定よりも低温となった場合は、体積効率が増し、筒内に吸入される空気量が計算値と異なる可能性が懸念される。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気系に還流されるＥＧＲガスの温度を設定範囲内とし、燃焼状態の悪化を防止した内燃機関の排気還流装置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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気還流装置であって、
内燃機関の排気エネルギーにより作動するタービンと、吸気ガスを圧縮するコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流側の排気通路と、前記コンプレッサより下流側の吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路又は前記タービンより上流側の排気通路と、前記タービンより下流側の排気通路とをつなぐバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられたバイパス弁と、
前記ＥＧＲ通路中のＥＧＲガスの温度が設定範囲内にあるか否かを判定するＥＧＲガス温度判定手段と、
前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲内にない場合に、前記バイパス弁を開くバイパス弁制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲガス温度判定手段は、所定時間所定以上の負荷で運転された場合に、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っていると判定することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ触媒と、
前記ＥＧＲ触媒の触媒温度を取得する手段と、を備え、
前記ＥＧＲガス温度判定手段は、前記ＥＧＲ触媒の触媒温度が設定値以上である場合に、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っていると判定することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を備え、
前記バイパス弁制御手段は、前記ＥＧＲガスの温度が前記設定範囲を上回っている場合であって、且つ、減速時に前記ＥＧＲ弁を開くべき運転領域になった場合に、前記バイパス弁を開くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、ＥＧＲ通路中のＥＧＲガスの温度が設定範囲よりも高温である場合に、バイパス弁を開いて高温のＥＧＲガスを排気通路へ逃がすことができる。そのため、ＥＧＲの導入に際し、吸気通路に高温のＥＧＲガスが供給されることを防止することができる。これにより、燃焼室の温度上昇が抑制され、ノッキングの発生を抑制することができる。
また、第１の発明によれば、ＥＧＲガスの温度が設定範囲よりも低温である場合に、バイパス弁を開いて低温のＥＧＲガスを排気通路へ逃がすことができる。そのため、体積効率の増大に伴い、筒内に吸入される空気量が計算値とずれることを低減できる。
このため、本発明によれば、吸気系に還流されるＥＧＲガスの温度を設定範囲内として、燃焼状態の悪化を防止することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、所定時間所定以上の負荷で運転された場合に、ＥＧＲガスの温度が設定範囲よりも高温になっていると推定できる。このため、本発明によれば、負荷に基づいて、高温のＥＧＲガスを排気通路に逃がすことができる。
【００１２】
第３の発明によれば、ＥＧＲ触媒の触媒温度が設定値以上である場合に、ＥＧＲガスの温度が設定範囲よりも高温になっていると推定できる。このため、本発明によれば、ＥＧＲ触媒の触媒温度に基づいて、高温のＥＧＲガスを排気通路に逃がすことができる。
【００１３】
第４の発明によれば、ＥＧＲガスの温度が設定範囲よりも高温になっている場合であって、且つ、減速時に運転領域がＥＧＲ導入領域となった場合に、バイパス弁を開くことができる。このため、本発明によれば、ＥＧＲ通路中の高温のＥＧＲガスを排気通路に逃がして、ＥＧＲ弁の開弁時に、高温のＥＧＲガスが吸気通路に供給されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態５においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００１７】
内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。なお、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関や、筒内噴射式とポート噴射式とを併用する内燃機関にも同様に適用可能である。
【００１８】
内燃機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２０により集合されて排気通路１８に流入する。内燃機関１０は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ２４を備えている。ターボチャージャ２４は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン２４１と、このタービン２４１に駆動されて回転するコンプレッサ２４２とを有している。タービン２４１は、排気通路１８の途中に配置されており、コンプレッサ２４２は、吸気通路２８の途中に配置されている。
【００１９】
タービン２４１の下流側の排気通路１８には、排気ガス中の有害成分を浄化するスタート触媒２６が設置されている。このスタート触媒２６としては、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などを用いることができる。
【００２０】
内燃機関１０の吸気通路２８の入口付近には、エアクリーナ３０が設けられている。また、エアクリーナ３０の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３８が設置されている。
【００２１】
コンプレッサ２４２の下流側の吸気通路２８には、インタークーラ３２が設置されている。エアクリーナ３０を通って吸入された空気は、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２４２で圧縮された後、インタークーラ３２で冷却される。インタークーラ３２を通過した新気は、吸気マニホールド３４を通って、各気筒内に流入する。また、インタークーラ３２と吸気マニホールド３４との間には、スロットル弁３６が設置されている。
【００２２】
内燃機関１０は、排気ガスの一部を吸気通路２８に還流させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことが可能なＥＧＲ通路４０を備えている。ＥＧＲ通路４０は、タービン２４１より上流側の排気通路（本実施形態では、排気マニホールド２０）と、コンプレッサ２４２より下流側の吸気通路２８（本実施形態では、スロットル弁３６と吸気マニホールド３４との間）とを連通（接続）している。
【００２３】
ＥＧＲ通路４０の途中には、排気マニホールド２０側から順に、ＥＧＲ触媒４１と、ＥＧＲクーラ４３と、ＥＧＲ導入バルブ４４とが設けられている。ＥＧＲ触媒４１としては、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒などを用いることができる。また、ＥＧＲ導入バルブ４４の開度は、後述するＥＣＵ５０により、任意に制御可能になっている。
【００２４】
内燃機関１０には、更に、ＥＧＲ触媒４１とＥＧＲクーラ４３との間のＥＧＲ通路４０と、タービン２４１とスタート触媒２６との間の排気通路１８とを連通（接続）するバイパス通路４５が設けられている。バイパス通路４５の途中には、ＥＧＲ回避バルブ４６が設けられている。このＥＧＲ回避バルブ４６の開度は、後述するＥＣＵ５０により、任意に制御可能になっている。
【００２５】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータに加えて、内燃機関１０のクランク角度を検出するクランク角センサ４９が電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２６】
また、ＥＣＵ５０は、機関回転数と機関負荷とに基づいたＥＧＲ導入マップを記憶している。このＥＧＲ導入マップは、低負荷低回転領域と高負荷高回転領域とをＥＧＲ非導入領域とし、その間の運転領域をＥＧＲ導入領域として設定されている。
【００２７】
［実施の形態１における特徴的制御］
上述したシステム構成によれば、運転領域がＥＧＲ導入領域にある場合は、ＥＧＲ導入バルブ４４を開いて、吸気通路２８内にＥＧＲガスを供給することができる。しかしながら、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域において、ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じた状態にある場合には、ＥＧＲ導入バルブ４４は閉じているにも関わらず、伝熱や排気の脈動によってＥＧＲ通路４０内にガスが入って高温になることが考えられる。その直後に、運転領域がＥＧＲ導入領域に入り、ＥＧＲ導入バルブ４４が開かれれば、高温のＥＧＲガスが吸気通路２８に入り込む。そのため、燃焼室の温度が高まり、ノッキングが発生し易くなるという問題が生じる。
【００２８】
そこで、本実施形態のシステムでは、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域から、減速してＥＧＲ導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くこととした。
【００２９】
図２は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、過給圧と機関回転数が規定値よりも高いか否かが判定される。この規定値は、ＥＧＲ導入領域の上限値と相関している。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた規定値を記憶している。また、上記過給圧は、機関回転数および機関負荷と相関しており、機関回転数や機関負荷が高くなるほど過給圧も高くなる。ここで、機関回転数は、クランク角センサ４９の信号に基づいて算出することができる。機関負荷は、エアフローメータ３８で検出される吸入空気量、あるいは燃料噴射量等に基づいて算出することができる。
【００３０】
ステップ１００において、過給圧と機関回転数が規定値以下と判定された場合には、運転領域が、ＥＧＲガスを吸気通路２８に導入すべきＥＧＲ導入領域にあると判断できる。この場合、ＥＧＲ回避バルブ４６が閉じられ（ステップ１１０）、その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００３１】
一方、ステップ１００において、過給圧と機関回転数が規定値を超えると、運転領域が、上述したＥＧＲ導入マップのＥＧＲ導入領域から、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域になったと判断できる。この場合、ステップ１２０において、ＥＧＲ導入バルブ４４を閉じる制御が実行される。ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられることで、吸気通路２８へのＥＧＲガスの供給が中止される。
【００３２】
その後、ステップ１３０において、内燃機関１０が減速状態にあるか否かが判定される。ここで、加速・減速状態は、クランク角センサ４９の信号に基づいて算出することができる。ここで、減速していない場合には、ＥＧＲ非導入領域での運転が継続していると判断することができる。この場合、上述のステップ１１０の処理が実行され、本ルーチンの処理は終了される。なお、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域において、ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられた状態が継続することで、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスの温度は高温となる。
【００３３】
一方、ステップ１３０において、減速していると判断された場合には、次に、ステップ１４０において、運転領域がＥＧＲ導入領域に入ったか否かが判定される。即ち、減速によって、機関回転数・機関負荷が低下し、運転領域が、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域からＥＧＲ導入領域に入ったか否かが判定される。ＥＧＲ導入領域に入っていない場合には、依然として運転領域が、ＥＧＲガスを吸気通路２８に導入すべきでないＥＧＲ非導入領域にあると判断できる。この場合、ステップ１１０の処理を実行し、本ルーチンの処理は終了される。
【００３４】
一方、ステップ１４０において、運転領域がＥＧＲ導入領域に入ったと判断された場合には、次に、ステップ１５０において、ＥＧＲ回避バルブ４６を開く制御が実行される。ＥＧＲ回避バルブ４６が開かれることで、ＥＧＲ通路４０内に蓄積された高温のＥＧＲガスは、バイパス通路４５から排気通路１８に逃がされる。その後、ステップ１６０において、ＥＧＲ導入バルブ４４を開く制御が実行される。
【００３５】
ところで、上記ステップ１４０に、ステップ１２０でＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられた後、所定時間が経過しているか否かの判定を加えてもよい。ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられた後、所定時間が経過したことを確認することで、より精度高くＥＧＲガスの温度が、ノッキングの原因となる高温状態にあることを判断できる。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた所定時間を記憶している。この場合、上記ステップ１４０の条件が成立し、さらに所定時間が経過している場合に、上記ステップ１５０以降の処理を実行する。一方、所定時間が経過していない場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１５０の処理を実行せずに、ステップ１６０においてＥＧＲ導入バルブ４４を開く制御を実行する。
【００３６】
以上説明したように、図２に示す制御ルーチンによれば、高負荷高回転領域のＥＧＲ非導入領域から、減速してＥＧＲ導入領域に入った場合にＥＧＲ回避バルブ４６を開くことができる。ＥＧＲ回避バルブ４６を開けることで、高負荷高回転領域での運転によって高温となったＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスを、バイパス通路４５を通じて排気通路１８に流すことができる。その後にＥＧＲ導入バルブ４４を開けることで、高温のＥＧＲガスを燃焼室に導入させずノッキングを抑制することができる。このため、本実施形態によれば、ノッキングの発生を防止した好適な燃焼状態を実現することができる。
【００３７】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ＥＧＲ導入バルブ４４及びＥＧＲ回避バルブ４６の開度は固定値であってもよいが、ＥＧＲ導入バルブを閉じてからの経過時間や、機関回転数及び機関負荷に応じて制御することとしても良い。この点、以下の実施の形態でも同様である。
【００３８】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ＥＧＲ触媒４１とＥＧＲクーラ４３との間のＥＧＲ通路４０と、タービン２４１とスタート触媒２６との間の排気通路１８とを接続するようにバイパス通路４５を配置しているが、このパイパス通路４５の配置は、これに限定されるものではない。ＥＧＲ通路４０又はタービン２４１より上流側の排気通路１８と、タービン２４１より下流側の排気通路１８とを接続するものであればよい。この点、以下の実施の形態でも同様である。
【００３９】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ステップ１００〜１４０の処理及び条件が満たされる場合に、ＥＧＲガスの温度がノッキングの原因となるような高温状態にあると判断することとしているが、この判断方法はこれに限定されるものではない。所定時間所定以上の負荷で運転された場合に、ＥＧＲガスの温度が上記高温状態にあると判断することとしてもよい。また、ＥＧＲ触媒４１の触媒温度を温度センサにより検出又は運転状態から推定し、触媒温度が設定値以上である場合に、ＥＧＲガス温度が上記高温状態にあると判断することとしてもよい。この点、以下の実施の形態でも同様である。
【００４０】
尚、上述した実施の形態１においては、ターボチャージャ２４が前記第１の発明における「ターボチャージャ」に、ＥＧＲ通路４０が前記第１の発明における「ＥＧＲ通路」に、バイパス通路４５が前記第１の発明における「バイパス通路」に、ＥＧＲ回避バルブ４６が前記第１の発明における「バイパス弁」に、ＥＧＲ触媒４１が前記第３の発明における「ＥＧＲ触媒」に、それぞれ相当している。
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００〜ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲガス温度判定手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパス弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４１】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図３を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、スタート触媒２６上流の排気通路１８には図示しない空燃比センサが配置されている。
【００４２】
［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０は、過給圧と回転数が規定値よりも大きくなったことを判断して、ＥＧＲ導入バルブ４４を閉じる制御を実行する。ところで、高負荷高回転領域側のＥＧＲ非導入領域（ＥＧＲ導入バルブ４４は閉じた状態）において、ＯＴ制御等により燃料噴射量を増量した高負荷運転を継続した場合には、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスが高温になることに加えて、ＥＧＲガスがリッチとなるため、これが吸気通路２８に導入されれば、空燃比の乱れやデポジットの発生が懸念される。
【００４３】
そこで、本実施形態のシステムでは、空気過剰率が１未満の高負荷運転にある場合にＥＧＲ導入バルブ４４を閉じる制御を実行し、その後、高負荷高回転領域のＥＧＲ非導入領域から減速してＥＧＲ導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くこととした。
【００４４】
図３は、上述の制御を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１００の処理がステップ２００に置き換えられている点を除き、図２に示す制御ルーチンと同様である。以下、図３において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４５】
図３に示すルーチンでは、まず、ステップ２００において、空気過剰率λが１未満であるか否かが判定される。この空気過剰率λは、空燃比センサの検出値とＥＣＵ５０に記憶された理論空燃比（１４．６）から算出される。燃料噴射量を増量した高負荷運転を実施する場合（例えばＯＴ制御）には、排気ガスがリッチとなり空気過剰率λが１未満となる。なお、上述したＥＧＲ導入マップは、高負荷運転時においてＥＧＲ非導入領域に入るように設定されている。空気過剰率λが１未満の場合には、上述したステップ１２０〜ステップ１６０の処理が実行される。
【００４６】
一方、ステップ２００において、空気過剰率λが１以上と判定された場合には、ＥＧＲ回避バルブ４６が閉じられ（ステップ１１０）、その後本ルーチンの処理は終了される。
【００４７】
以上説明したように、図３に示す制御ルーチンによれば、高負荷運転によって空気過剰率λが１未満となった場合にＥＧＲ導入バルブを閉じる。そして、高負荷運転直後、減速してＥＧＲ非導入領域からＥＧＲ導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開く。ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことで、ＥＧＲ通路４０内のリッチなＥＧＲガスを、バイパス通路４５を通じて排気通路１８に流すことができる。その後にＥＧＲ導入バルブ４４を開けることで、実施の形態１と同様に、高温のＥＧＲガスを燃焼室に導入させず、ノッキングの発生を抑制することができる。加えて、本実施形態では、リッチガスの還流を低減できるため、空燃比の乱れやデポジットの発生を防止することができる。このため、本実施形態によれば、好適な燃焼状態を実現することができる。
【００４８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２００及びステップ１２０〜ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲガス温度判定手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパス弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００４９】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図４を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図４のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、上述した通りＥＧＲ導入マップは、低負荷低回転領域と高負荷高回転領域とをＥＧＲ非導入領域とし、その間の運転領域をＥＧＲ導入領域として設定されている。
【００５０】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、ＥＧＲガスが高温であると推定される場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開けて、高温のＥＧＲガスを排気通路１８に逃がすことができる。ところで、ＥＧＲ導入に際してＥＧＲガスが低温である場合には、体積効率が増し、筒内へ吸入される吸入空気量が計算値と異なってしまうことが考えられる。
【００５１】
そこで、本実施形態のシステムでは、吸気圧が規定値よりも小さい低負荷運転にある場合に、ＥＧＲ導入バルブ４４を閉じる制御を実行し、その後、低負荷低回転領域のＥＧＲ非導入領域から加速してＥＧＲ導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くこととした。
【００５２】
図４は、上述の制御を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１００の処理がステップ３００に、ステップ１３０の処理がステップ３３０に置き換えられている点を除き、図２に示す制御ルーチンと同様である。以下、図４において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５３】
図４に示すルーチンでは、まず、ステップ３００において、吸気圧が規定値よりも小さいか否かが判定される。この規定値は、例えば、ＥＧＲ導入領域の下限値と相関している。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた規定値を記憶している。また、吸気圧は、吸気通路２８に吸気圧センサを設けて検出する以外に、機関回転数および機関負荷と相関し、機関回転数や機関負荷が低くなると吸気圧も低くなると推定することとしてもよい。ステップ３００において、吸気圧が規定値以上と判定された場合には、ＥＧＲ回避バルブ４６が閉じられ（ステップ１１０）、その後本ルーチンの処理は終了される。
【００５４】
一方、ステップ３００において、吸気圧が規定値よりも小さいと判定された場合には、運転領域が、上述したＥＧＲ導入マップのＥＧＲ導入領域から、低負荷低回転側のＥＧＲ非導入領域になったと判断できる。この場合、ステップ１２０において、ＥＧＲ導入バルブ４４を閉じる制御が実行される。ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられることで、吸気通路２８へのＥＧＲガスの供給が中止される。
【００５５】
その後、ステップ３３０において、加速状態にあるか否かが判定される。加速・減速状態は、クランク角センサ４９の信号に基づいて算出することができる。ここで、加速していない場合には、ＥＧＲ非導入領域での運転が継続していると判断することができる。この場合、上述のステップ１１０の処理を実行し、本ルーチンの処理は終了される。なお、低負荷低回転領域において、ＥＧＲ導入バルブ４４を閉じた状態が継続されることで、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ４３によって冷却され続け低温となる。
【００５６】
一方、ステップ３３０において、加速していると判断された場合には、次に、ステップ１４０において、運転領域がＥＧＲ導入領域に入ったか否かが判定される。即ち、加速によって、機関回転数・機関負荷が増大し、運転領域が、低負荷低回転領域側のＥＧＲ非導入領域からＥＧＲ導入領域に入ったか否かが判定される。ＥＧＲ導入領域に入っていない場合には、依然として運転領域が、ＥＧＲガスを吸気通路２８に導入すべきでないＥＧＲ非導入領域にあると判断できる。この場合、ステップ１１０の処理を実行し、本ルーチンの処理は終了される。一方、ＥＧＲ導入領域に入った場合は、実施の形態１と同様にステップ１５０以降の処理が実行される。
【００５７】
ところで、上記ステップ１４０に、ステップ１２０でＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられた後、所定時間が経過しているか否かの判定を加えてもよい。ＥＧＲ導入バルブ４４が閉じられた後、所定時間が経過したことを確認することで、より精度高くＥＧＲガスの温度が、低温状態（現実の吸入空気量とその計算値との誤差が看過できないような低温状態）にあることを判断できる。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた所定時間を記憶している。この場合、上記ステップ１４０の条件が成立し、さらに所定時間が経過している場合に、上記ステップ１５０以降の処理を実行する。一方、所定時間が経過していない場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１５０の処理を実行せずに、ステップ１６０においてＥＧＲ導入バルブ４４を開く制御を実行する。
【００５８】
以上説明したように、図４に示す制御ルーチンによれば、吸気圧が規定値よりも小さい低負荷運転にある場合にＥＧＲ導入バルブ４４を閉じることができる。そして、低負荷運転直後、加速して低負荷低回転領域側のＥＧＲ非導入領域からＥＧＲ導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことができる。ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことで、ＥＧＲ通路４０内に蓄積された低温のＥＧＲガスを、バイパス通路４５を通じて排気通路１８に流すことができる。その後にＥＧＲ導入バルブ４４をあけることで、体積効率の増加に伴い筒内に吸入される吸入空気量が計算値とずれることを低減できる。このため、本実施形態によれば、好適な燃焼状態を実現することができる。
【００５９】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３００〜ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲガス温度判定手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパス弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６０】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図５を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図５のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲクーラ４３の冷却水温を検出する冷却水温センサ４７と電気的に接続されている。
【００６１】
［実施の形態４における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、高負荷高回転領域が継続し、減速してＥＧＲ非導入領域からＥＧＲガス導入領域に入った場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開けて高温のＥＧＲガスを排気通路１８に逃がしている。ところで、高負荷高回転領域での運転直後にエンジンを止めた場合には、ＥＧＲクーラ４３内の冷却水温は高温となる。この場合、ＥＧＲガスは十分に冷却されず高温状態となる。この場合、エンジンの再始動直後に、高温状態にあるＥＧＲガスが吸気通路２８に供給されればノッキングの原因となりうる。
【００６２】
そこで、本実施形態のシステムでは、再始動直後において冷却水温が規定値よりも高い場合には、ＥＧＲ回避バルブ４６を開けることとした。
【００６３】
図５は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ４００において、再起動直後であるか否かが判定される。具体的には、シフトレンジがＮレンジやＰレンジであるか否か、機関始動開始から所定サイクル数（所定時間）以内であるか否かが判定される。再始動直後でない場合には、ＥＧＲ回避バルブ４６が閉じられ（ステップ１１０）、その後本ルーチンの処理は終了される。
【００６４】
一方、ステップ４００において、再始動直後であると判定された場合には、次に、ステップ４１０において、ＥＧＲクーラ４３の冷却水温が規定値よりも高いか否かが判定される。この規定値は、例えば、ＥＧＲ導入領域の上限値と相関している。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた規定値を記憶している。また、上記冷却水温は、冷却水温センサ４７から検出される。冷却水温が規定値以下の場合には、ＥＧＲガスの温度は、ノッキングの原因となるほど高温ではないと判断できる。この場合、上述のステップ１１０の処理が実行され、本ルーチンの処理は終了される。
【００６５】
一方、ステップ４１０において、水温が規定値よりも高いと判定された場合には、ＥＧＲガスの温度はノッキングの原因となるほど高温であると判断できる。この場合、ステップ１５０においてＥＧＲ回避バルブ４６を開く。ＥＧＲ回避バルブ４６が開かれることで、ＥＧＲ通路４０内に蓄積された高温のＥＧＲガスは、バイパス通路４５から排気通路１８に流される。その後、ステップ１６０において、ＥＧＲ導入バルブ４４を開く制御が実行される。
【００６６】
以上説明したように、図５に示す制御ルーチンによれば、再始動直後において、冷却水温が高温である場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことができる。ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことで、ＥＧＲ通路４０内に蓄積された高温のＥＧＲガスを、バイパス通路４５を通じて排気通路１８に流すことができる。その後にＥＧＲ導入バルブ４４を開くことで、実施の形態１と同様にノッキングを防止することができる。このため、本実施形態によれば、好適なＥＧＲ制御を実現することができる。
【００６７】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４００〜ステップ４１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲガス温度判定手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「バイパス弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図６を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。なお、ＥＣＵ５０には、スロットル弁３６の開度を検出するスロットル開度センサ４８が電気的に接続されている。
【００６９】
［実施の形態５における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、高負荷高回転領域のＥＧＲ非導入領域での運転継続により、ＥＧＲガスがノッキングの原因になるほどの高温になったと判断し、ＥＧＲ回避バルブ４６を開けて、高温のＥＧＲガスを排気通路１８に逃がすこととした。ところで、ＥＧＲ導入領域での運転中であっても、急加速した場合には、過給系の遅れにより、吸気圧が小さいにも関わらず、ＥＧＲ導入バルブ４４の開度が大きくなる。そのため、還流されるＥＧＲガス量が目標に対して多くなる可能性がある。
【００７０】
そこで、本実施形態のシステムでは、ＥＧＲ導入領域での運転中に急加速した場合は、ＥＧＲ回避バルブ４６を開けることとした。
【００７１】
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、ステップ５００において、運転領域がＥＧＲ導入領域にあるか否かが判定される。上述した通り、ＥＣＵ５０は、機関回転数と機関負荷とに基づいたＥＧＲ導入マップを記憶しており、これに基づいて運転領域がＥＧＲ導入領域にあるか否かを判定する。ＥＧＲ導入領域に入っていない場合には、ステップ１１０の処理が実行され、本ルーチンの処理は終了される。
【００７２】
一方、ステップ５００において、運転領域がＥＧＲ導入領域にあると判定された場合には、次に、ステップ５１０において、急加速が要求されたか否かを判定する。具体的には、スロットル開度センサ４８によって検出されたスロットル弁３６の開度の上昇量が規定値よりも大きいか否かが判定される。ＥＣＵ５０は、予め実験等で定めた規定値を記憶している。スロットル弁３６の開度の上昇量が規定値以下の場合には、急加速は要求されていないと判断することができる。この場合、上述のステップ１１０の処理が実行され、本ルーチンの処理は終了される。
【００７３】
一方、ステップ５１０において、急加速が要求されたと判定された場合には、過給系の遅れにより吸気圧が小さいにも関わらず、ＥＧＲ導入バルブ４４の開度が大きくなり、ＥＧＲガス量が目標に対して多くなると判断できる。この場合、ステップ１５０においてＥＧＲ回避バルブ４６が開かれる。ＥＧＲ回避バルブ４６が開かれると、ＥＧＲ通路４０内のＥＧＲガスの一部が、バイパス通路４５に分流される。
【００７４】
以上説明したように、図６に示す制御ルーチンによれば、ＥＧＲ導入領域で運転中に、急加速した場合に、ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことができる。ＥＧＲ回避バルブ４６を開くことで、ＥＧＲガスの一部がバイパス通路４５に分流される。そのため、吸気通路２８に還流されるＥＧＲガス量を抑制することができる。即ち、ＥＧＲガスが目標よりも多く筒内に供給されることを抑制できる。このため、本実施形態によれば、好適な燃焼状態を実現することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  内燃機関
１２  インジェクタ
１８  排気通路
２０  排気マニホールド
２４、２４１、２４２  ターボチャージャ、タービン、コンプレッサ
２６  スタート触媒
２８  吸気通路
３４  吸気マニホールド
３６  スロットル弁
３８  エアフローメータ
４０  ＥＧＲ通路
４１  ＥＧＲ触媒
４３  ＥＧＲクーラ
４４  ＥＧＲ導入バルブ
４５  バイパス通路
４６  ＥＧＲ回避バルブ
４７  冷却水温センサ
４８  スロットル開度センサ
４９  クランク角センサ
５０  ＥＣＵ
λ  空気過剰率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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