(57)【要約】【課題】エンジン１の負荷の急減時に、ターボ式過給システムでのサージングの発生を抑制することができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】エンジン１の負荷の急減時に、低圧ＥＧＲ通路１４を流通するＥＧＲガスＬＧｅの流量を通常時の流量より減少させるように低圧ＥＧＲバルブ１４ｂを制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲ通路１５を流通するＥＧＲガスＨＧｅの流量がゼロとならないように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する第１サージング抑制制御を行う。【選択図】図３
2018150872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムと、前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲバルブ付きの低圧ＥＧＲ通路を備えて構成される低圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関において、
該内燃機関を制御する制御装置が、
前記内燃機関の負荷の急減時に、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量を通常時の流量より減少させるように前記低圧ＥＧＲバルブを制御するとともに、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第１サージング抑制制御を行うように構成される内燃機関。
【請求項２】
ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関において、
該内燃機関を制御する制御装置が、
前記内燃機関の負荷の急減時に、前記ターボ式過給システムのブースト圧力と前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方の上限値を通常時の上限値より大きくするとともに、前記ブースト圧力及び前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第２サージング抑制制御を行うように構成される内燃機関。
【請求項３】
前記制御装置が、
アクセル開度の制御時間当たりの減少量が予め設定された設定減少量閾値より大きくなり、かつ、前記内燃機関に吸気される新気量の実際値である実新気量と目標値である目標新気量との差が予め設定された設定新気量差閾値より大きくなり、かつ、前記ターボ式過給システムのブースト圧力が予め設定された設定圧力閾値より大きくなったときに、前記内燃機関の負荷の急減時であると判定して、前記第１サージング抑制制御を行うように構成される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御装置が、
アクセル開度の制御時間当たりの減少量が予め設定された設定減少量閾値より大きくなり、かつ、前記内燃機関に吸気される新気量の実際値である実新気量と目標値である目標新気量との差が予め設定された設定新気量差閾値より大きくなったときに、前記内燃機関の負荷の急減時であると判定して、前記第２サージング抑制制御を開始するように構成される請求項２に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記制御装置が、
前記実新気量と前記目標新気量との差が前記設定新気量差閾値より小さな値として予め設定された第２設定新気量差閾値以下となったときに、または、前記第１サージング抑制制御または前記第２サージング抑制制御の開始時点から予め設定された設定時間が経過したときに、または、アクセル開度の制御時間当たりの増加量が予め設定された設定増加量閾値以上となったときに、または、エンジン回転数が予め設定された設定回転数閾値以下となったときに、前記第１サージング抑制制御または前記第２サージング抑制制御を終了するように構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記高圧ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラーを備えて、該ＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路を前記高圧ＥＧＲ通路に備えるとともに、前記バイパス通路への流れと前記ＥＧＲクーラーへの流れとを切り替える流路切替装置を備え、
前記制御装置が、
前記第１サージング抑制制御または前記第２サージング抑制制御を行うときに、前記内燃機関の温度が予め設定された設定温度以上であるときはＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラーに流通させ、前記設定温度未満であるときはＥＧＲガスを前記バイパス通路に流通させるように、前記流路切替装置を制御するように構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムと、前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲバルブ付きの低圧ＥＧＲ通路を備えて構成される低圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関の負荷の急減時に、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量を通常時の流量より減少させるように前記低圧ＥＧＲバルブを制御するとともに、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第１サージング抑制制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項８】
ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関の制御方法において、
前記内燃機関の負荷の急減時に、前記ターボ式過給システムのブースト圧力と前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方の上限値を通常時の上限値より大きくするとともに、前記ブースト圧力及び前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第２サージング抑制制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ式過給システムと高圧ＥＧＲシステムを備えた内燃機関及び内燃機関の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関にターボ式過給システムを備えている場合には、車両が惰性走行または下り坂への走行に移行して、運転者のアクセルペダルの踏込量が急激に少なくなる（アクセル開度が急減少する）ときに、ターボ式過給システムのタービンを通過する排気量の変化とコンプレッサを通過する吸気量の変化の間でタイムラグが生じ、コンプレッサでサージングが発生する虞があるという問題がある。
【０００３】
また、ターボ式過給システムが可変容量式である場合には、高負荷から低負荷への急な変化では、ターボ式過給システムのベーン開度を即時に絞ってブースト圧力の上昇量を大きくするのに対して、ターボ式過給システムのタービンを通過する排気ガスの流量は即時に低下はしないので、すなわち、排気ガスの流量が未だ多い状況でベーンを絞るので、ターボ過給システムのコンプレッサの回転数が過大となり、コンプレッサでサージングが発生する虞があるという問題がある。
【０００４】
一方で、内燃機関にターボ式過給システムを備えた場合には、さらに、高圧ＥＧＲシステムや低圧ＥＧＲシステムを備えることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０９０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、内燃機関の負荷の急減時に、ターボ式過給システムでのサージングの発生を抑制することができる内燃機関及び内燃機関の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムと、前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲバルブ付きの低圧ＥＧＲ通路を備えて構成される低圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関において、該内燃機関を制御する制御装置が、前記内燃機関の負荷の急減時に、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量を通常時の流量より減少させるように前記低圧ＥＧＲバルブを制御するとともに、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第１サージング抑制制御を行うように構成される。
【０００８】
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関において、該内燃機関を制御する制御装置が、前記内燃機関の負荷の急減時に、前記ターボ式過給システムのブースト圧力と前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方の上限値を通常時の上限値より大きくするとともに、前記ブースト圧力及び前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように、前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第２サージング抑制制御を行うように構成される。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムと、前記タービンより下流側の排気通路と前記コンプレッサより上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲバルブ付きの低圧ＥＧＲ通路を備えて構成される低圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の負荷の急減時に、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量を通常時の流量より減少させるように前記低圧ＥＧＲバルブを制御するとともに、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第１サージング抑制制御を行うことを特徴とする方法である。
【００１０】
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、ターボ式過給システムと、該ターボ式過給システムのタービンより上流側の排気通路と前記ターボ式過給システムのコンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲバルブ付きの高圧ＥＧＲ通路を備えて構成される高圧ＥＧＲシステムとを有する内燃機関において、前記内燃機関の負荷の急減時に、前記ターボ式過給システムのブースト圧力と前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方の上限値を通常時の上限値より大きくするとともに、前記ブースト圧力及び前記高圧ＥＧＲバルブの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、前記高圧ＥＧＲバルブを開いて前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量がゼロとならないように前記高圧ＥＧＲバルブを制御する第２サージング抑制制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の内燃機関及び内燃機関の制御方法によれば、内燃機関の負荷の急減時に、高圧ＥＧＲバルブを開いて高圧ＥＧＲ通路に流通させるＥＧＲガスの流量分だけターボ式過給システムのタービンを通過する排気量を減少させるので、タービンを通過する排気量の変化とターボ式過給システムのコンプレッサを通過する吸気量の変化のタイムラグを抑制することができる。
【００１２】
また、内燃機関が低圧ＥＧＲシステムを備えているときには、高圧ＥＧＲガスの流量分を低圧ＥＧＲガスの流量の減少分で補うので、内燃機関のＥＧＲ率を適正な値に維持することができる。
【００１３】
また、内燃機関が可変容量式のターボ式過給システムを備えているときには、ターボ式過給システムのベーン開度の上限値を増大させることにより、タービン及びコンプレッサの回転数の上昇を抑制して、ターボ式過給システムでのサージングの発生を抑制することができる。
【００１４】
さらに、内燃機関が高圧ＥＧＲシステムのみの場合でも、高圧ＥＧＲバルブの開度の上限値の増大により高圧ＥＧＲガスの流量を増加させることで、タービンを通過する排気量を大幅に減少させるとともに、コンプレッサを通過する吸気量を大幅に増加させるので、ターボ式過給システムでのサージングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成を模式的に示す図であり、高圧ＥＧＲガスが高圧ＥＧＲクーラーを通過するときを示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成を模式的に示す図であり、高圧ＥＧＲガスがバイパス通路を通過するときを示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の内燃機関の制御方法の制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関及び内燃機関の制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態のエンジン（内燃機関）１は、エンジン本体１０と吸気通路１２と排気通路１３と低圧ＥＧＲ通路１４と高圧ＥＧＲ通路１５を備えている。
【００１８】
吸気通路１２は、吸気マニホールド１１ａに接続し、上流側より順に、エアクリーナー１７、ターボ式過給システム１６Ｓのターボ式過給器１６のコンプレッサ１６ｂ、インタークーラー１８が備えられている。また、排気通路１３は、排気マニホールド１１ｂに接続し、上流側より順に、ターボ式過給器１６のタービン１６ａ、微粒子捕集装置（ＣＳＦ）１９ａ、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）１９ｂが備えられている。また、低圧ＥＧＲシステム１４Ｓの低圧ＥＧＲ通路１４は、タービン１６ａより下流側の排気通路１３とコンプレッサ１６ｂより上流側の吸気通路１２とを接続して備えられ、上流側より順に、低圧ＥＧＲバルブ１４ｂ、低圧ＥＧＲクーラー１４ａが備えられている。そして、高圧ＥＧＲシステム１５Ｓの高圧ＥＧＲ通路１５は、タービン１６ａより上流側の排気通路１３とコンプレッサ１６ｂより下流側の吸気通路１２とを接続して備えられ、上流側より順に、高圧ＥＧＲクーラー１５ａ、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを備えられている。
【００１９】
大気から導入される新気Ａが、エアクリーナー１７により新気Ａに含まれる塵や埃等を除去された後、必要に応じて、低圧ＥＧＲ通路１４から吸気通路１２に流入する低圧ＥＧＲガスＬＧｅを伴って、コンプレッサ１６ｂにより過給される。また、この過給後の吸気ガスＡ＋ＬＧｅがインタークーラー１８により冷却された後、この冷却後の吸気ガスＡ＋ＬＧｅが、必要に応じて、高圧ＥＧＲ通路１５から吸気通路１２に流入する高圧ＥＧＲガスＨＧｅを伴って、吸気マニホールド１１ａに送られる。そして、この吸気マニホールド１１ａに送られた吸気ガスＡ＋ＬＧｅ＋ＨＧｅが、気筒（シリンダ）内に噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン１に動力を発生させる。
【００２０】
なお、吸気通路１２に流入する低圧ＥＧＲガスＬＧｅ及び高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量は、後述する制御装置４０が、エンジン１の運転状態に基づいて、それぞれ、低圧ＥＧＲバルブ１４ｂ、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度制御を行うことにより制御される。また、低圧ＥＧＲシステム１４Ｓの使用時には、通常、高圧ＥＧＲシステム１５Ｓを併用しないが、エンジン１の運転状態によっては、この２つのシステム１４Ｓ、１５Ｓを併用してもよい。
【００２１】
また、エンジン１での燃焼により発生した排気ガスＧの一部は、高圧ＥＧＲガスＨＧｅとして高圧ＥＧＲシステム１５Ｓ側に流れるが、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−ＨＧｅ）は、タービン１６ａを経由して、微粒子捕集装置１９ａに流れて、この微粒子捕集装置１９ａにより、排気ガスＧａに含まれる微粒子状物質（ＰＭ）は除去される。そして、微粒子捕集装置１９ａを通過後の排気ガスＧａの一部は、低圧ＥＧＲガスＬＧｅとして低圧ＥＧＲシステム１６Ｓ側に流れるが、残りの排気ガスＧｂ（＝Ｇａ−ＬＧｅ）は、選択還元型触媒装置１９ｂに流れて、この選択還元型触媒装置１９ｂにより、排気ガスＧｂに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は除去される。そして、選択還元型触媒装置１９ｂを通過して浄化処理された排気ガスＧｃは、マフラー（図示しない）等を経由して大気に放出される。
【００２２】
なお、図１では、微粒子捕集装置１９ａと選択還元型触媒装置１９ｂにより排気ガス浄化処理装置１９を構成しているが、アンモニアスリップ触媒装置等の他の触媒装置を排気ガス浄化処理装置１９に備えてもよい。また、微粒子捕集装置１９ａの前段の排気通路１３に酸化触媒装置（図示しない）を備えたり、選択還元型触媒装置１９ｂの前段の排気通路１３にアンモニア系溶液（例えば、尿素水）の噴射装置（図示しない）を備えたりするのが一般的ではあるが、ここでは、図示を省略している。
【００２３】
また、本発明の内燃機関を制御する制御装置４０が備えられる。この制御装置４０は、車両の運転席に備えたアクセルペダル（図示しない）に対する運転者の踏込量を検出するアクセル開度センサ（図示しない）等の各種センサの信号に基づいて、エンジン１の運転状態を制御する装置である。
【００２４】
本発明に係る実施の形態のエンジン１は、ターボ式過給システム１６Ｓと、このターボ式過給システム１６Ｓのタービン１６ａより上流側の排気通路１３とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂより下流側の吸気通路１２とを接続する高圧ＥＧＲバルブ１５ｂ付きの高圧ＥＧＲ通路１５を備えて構成される高圧ＥＧＲシステム１５Ｓと、タービン１６ａより下流側の排気通路１３とコンプレッサ１６ｂより上流側の吸気通路１２とを接続する低圧ＥＧＲバルブ１４ｂ付きの低圧ＥＧＲ通路１４を備えて構成される低圧ＥＧＲシステム１４Ｓとを有する。
【００２５】
そして、図１に示すように、制御装置４０が、エンジン１の負荷の急減時（アクセル開度が急減少した時）に、低圧ＥＧＲ通路１４を流通する低圧ＥＧＲガスＬＧｅの流量をエンジン１の通常運転状態時の流量より減少させるように低圧ＥＧＲバルブ１４ｂを制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲ通路１５を流通する高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量がゼロとならないように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する第１サージング抑制制御を行うように構成する。
【００２６】
すなわち、エンジン１の負荷の急減時に、言い換えれば、高負荷から低負荷への急変時に、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲガスＨＧｅを高圧ＥＧＲ通路１５に流して、タービン１６ａに流入する排気ガスＧａの流量を減少する。
【００２７】
これにより、タービン１６ａを通過する排気ガスＧａの流量を高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量分だけ減少させることができるので、タービン１６ａを通過する排気量の変化とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂを通過する吸気量の変化のタイムラグを抑制することができる。
【００２８】
また、図１に示すように、エンジン１が低圧ＥＧＲシステム１４Ｓ及び高圧ＥＧＲシステム１５Ｓの両方を備えている場合には、低圧ＥＧＲガスＬＧｅの流量をエンジン１の通常運転時の流量より減少させることで、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量分を低圧ＥＧＲガスＬＧｅの流量の減少分で補うことにより、エンジン１のＥＧＲ率を適正な値に維持することができる。その結果、エンジン１の燃焼状態を良好な状態に維持することができる。
【００２９】
なお、一般的に、ターボ式過給システム１６Ｓが可変容量式である場合には、エンジン１の低負荷状態時は、排気ガスＧの流量が少ないので、吸気ガスＡ＋ＬＧｅを過給するために、ターボ式過給システム１６Ｓのベーンの開度を絞る方向に調整する。一方、エンジン１の高負荷状態時は、排気ガスの流量が多いので、吸気ガスＡ＋ＬＧｅへの過大な過給を抑制するために、ターボ式過給システム１６Ｓのベーンの開度を大きくする方向に調整する。
【００３０】
しかしながら、ここでは、ターボ式過給システム１６Ｓのベーン（図示しない）の開度はエンジン１の高負荷状態から低負荷状態への移行に追従するために、絞る（小さくする）方向に調整するにしても、その上限値を増大させる方向に変更する。これにより、タービン１６ａのベーンの絞りを緩和するので、コンプレッサ１６ｂの回転数が過大となるのを抑制することができる。したがって、エンジン１の負荷の急減時に、ターボ式過給システム１６Ｓでのサージングの発生を抑制することができる。
【００３１】
また、低圧ＥＧＲシステム１４を備えている場合においては、制御装置４０が、下記の３つの条件が同時に成立したときに、エンジン１の負荷の急減時であると判定して、第１サージング抑制制御を行う（開始する）ように構成する。１つ目の条件は、アクセル開度ＡＯの制御時間当たり（制御の１カウント当たり）の減少量ΔＡＯＤが実験等により予め設定された設定減少量閾値ΔＡＯＤ１より大きくなることである。２つ目の条件は、エンジン１に吸気される新気量の実際値である実新気量（吸気通路１２に備えたエアフローセンサ−（図示しない）でのモニター値）Ａｒと目標値である目標新気量（マップ値）Ａｔとの差ΔＡ（＝Ａｒ−Ａｔ）が実験等により予め設定された設定新気量差閾値ΔＡ１より大きくなることである。３つ目の条件は、ターボ式過給システム１６Ｓのブースト圧力Ｐが予め設定された設定圧力閾値Ｐ１より大きくなることである。
【００３２】
あるいは、本発明に係る実施の形態のエンジン１は、低圧ＥＧＲシステム１４Ｓを備えない場合にも適用することができる。すなわち、ターボ式過給システム１６Ｓと高圧ＥＧＲシステム１５Ｓとを有するエンジン１において、このエンジン１を制御する制御装置４０が、エンジン１の負荷の急減時に、ターボ式過給システム１６Ｓのブースト圧力と高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度の両方の上限値をエンジン１の通常運転状態時の上限値より大きくするとともに、ブースト圧力及び高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲ通路１５を流通する高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量がゼロとならないように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する第２サージング抑制制御を行うように構成する。
【００３３】
すなわち、車両の急減速時に、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度の上限値をエンジン１の通常運転状態時の上限値より大きくして、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量を増加させる。それと同時に、ターボ式過給システム１６Ｓのベーンの開度の上限値をエンジン１の通常運転状態時の上限値より大きくして、タービン１６ａ及びコンプレッサ１６ｂの回転数の上昇を抑制することで、ターボ式過給システム１６ｓにおけるサージングの発生を抑制できる。
【００３４】
このようにすることで、タービン１６ａを通過する排気ガスＧａの流量を高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量分だけ減少させることができるので、タービン１６ａを通過する排気量の変化とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂを通過する吸気量の変化のタイムラグを抑制することができ、ターボ式過給システム１６Ｓでのサージングの発生を抑制することができる。
【００３５】
また、低圧ＥＧＲシステム１４Ｓを備えていない場合においては、制御装置４０が、下記の２つの条件が同時に成立したときに、エンジン１の負荷の急減時であると判定して、第２サージング抑制制御を行う（開始する）ように構成する。１つ目の条件は、アクセル開度ＡＯの制御時間当たりの減少量ΔＡＯＤが設定減少量閾値ΔＡＯＤ１より大きくなることである。２つ目の条件は、実新気量Ａｒと目標新気量Ａｔとの差ΔＡが設定新気量差閾値ΔＡ１より大きくなることである。
【００３６】
これらの構成によれば、エンジン１の負荷の急減する時を正確に検知することができるとともに、この検知した時点から第２サージング抑制制御を開始するので、ターボ式過給システム１６Ｓにおけるサージングの発生を迅速に抑制することができる。
【００３７】
また、本発明のエンジン１において、制御装置４０が、下記の４つの条件の何れかが成立したときに、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御を終了するように構成する。１つ目の条件は、実新気量Ａｒと目標新気量Ａｔとの差ΔＡが設定新気量差閾値ΔＡ１より小さな値として実験等により予め設定された第２設定新気量差閾値ΔＡ２以下となることである。２つ目の条件は、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御の開始時点から実験等により予め設定された設定時間が経過したときである。３つ目の条件は、アクセル開度の制御時間当たりの増加量ΔＡＯＩが予め設定された設定増加量閾値ΔＡＯＩ１以上となったときである。４つ目の条件は、エンジン回転数Ｎｅが予め設定された設定回転数閾値Ｎｅ１以下となったときである。
【００３８】
この構成によれば、ターボ式過給システム１６Ｓにおけるサージングの発生を抑制しつつ、次のエンジン１の負荷の再増加時の加速性能を確保することができる。
【００３９】
また、上記のエンジン１において、制御装置４０が、サージング抑制制御を行うときに高圧ＥＧＲ通路１５に流通させる高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量を、アクセル開度ＡＯの制御時間当たりの減少量ΔＡＯＤと、エンジン１に吸気される実新気量Ａｒと目標新気量Ａｔとの差ΔＡに基づいて設定する制御を行うように構成する。
【００４０】
この構成によれば、エンジン１の負荷の急減少の度合が大きいときには、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量を高く設定して、ターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂの回転数を早期に低下させるようにできる一方で、エンジン１の負荷の急減少の度合が小さくなるにつれて、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量を低く設定していき、ターボ式過給システム１６Ｓの過給性能の過剰な低下を抑制することができる。
【００４１】
また、上記のエンジン１において、高圧ＥＧＲ通路１５にＥＧＲクーラー１５ａを備えて、このＥＧＲクーラー１５ａをバイパスするバイパス通路３０を高圧ＥＧＲ通路１５に備えるとともに、バイパス通路３０と高圧ＥＧＲ通路１５の排気通路１３側の接続点に
バイパス通路３０への流れとＥＧＲクーラー１５ａへの流れとを切り替える三方弁（流路切替装置）３１を備える。
【００４２】
そして、制御装置４０が、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御を行うときに、エンジン１の温度Ｔが実験等により予め設定された設定温度Ｔ１以上であるときは高圧ＥＧＲガスＨＧｅを高圧ＥＧＲクーラー（ＥＧＲクーラー）１５ａに流通させ（図１参照）、設定温度Ｔ１未満であるときは高圧ＥＧＲガスＨＧｅをバイパス通路３０に流通させる（図２参照）ように、三方弁３１を制御するように構成する。このエンジン１の温度Ｔは、エンジン冷却水（図示しない）の温度を検出するエンジン冷却水温度センサ（図示しない）の検出値等を用いて算出する。
【００４３】
すなわち、エンジン１の負荷の急減時に、エンジン１の温度Ｔが未だ設定温度Ｔ１以上の高温であるときは、高圧ＥＧＲガスＨＧｅを高圧ＥＧＲクーラー１５ａで冷却することで、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量を減少させて、エンジン１への吸入空気（新気）量の低下を抑制する一方で、エンジン１の温度Ｔが設定温度Ｔ１未満の低温になってからは、高圧ＥＧＲガスＨＧｅを高圧ＥＧＲクーラー１５ａで冷却することなく吸気通路１２に還流することで、エンジン１への吸気ガスＡ＋ＬＧｅ＋ＨＧｅの低温化を抑制して、排気ガスＧの低温化を抑制する。
【００４４】
したがって、この構成によれば、エンジン１への吸入空気（新気）量の低下を抑制して、タービン１６ａを通過する排気量の変化とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂを通過する吸気量の変化のタイムラグを抑制することができ、ターボ式過給システム１６Ｓのサージングの発生を抑制することができるとともに、排気ガスＧの低温化を抑制して、排気通路１３に備えた排気ガス浄化処理装置１９の低温化を抑制することができ、排気ガス浄化処理装置１９の効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、制御装置４０が、エンジン１の吸気行程で排気弁（図示しない）を開いて、排気ガスＧの一部を気筒（シリンダ）内に戻す内部ＥＧＲガスの流量を増加させる制御を行うことでも、エンジン１に吸気される吸気ガスＡ＋ＬＧｅ＋ＨＧｅをより高温化することができ、排気ガスＧをより高温化して、排気ガス浄化処理装置１９をより高温化することができるので好ましい。
【００４６】
次に、上記の内燃機関の構成を基にした、本発明の内燃機関の制御方法について、図３の制御フローを参照しながら説明する。図３の制御フローは、エンジン１の動力により車両を走行させているときに、予め設定した制御時間毎に上級の制御フローから呼ばれ、エンジン１の動力による車両の走行中は繰り返し実施される制御フローとして示している。なお、図３の制御フローの途中で、車両が停車したり（エンジン１が停止したり）したときには、割り込みが生じて、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００４７】
図３の制御フローについて説明する。図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、上述した第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御の制御開始条件が成立したか否かを判定する。制御開始条件が成立しない場合（ＮＯ）には、エンジン１の負荷の急減時ではなく、サージング抑制制御が不要であると判定して、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００４８】
一方、制御開始条件が成立する場合（ＹＥＳ）には、エンジン１の負荷の急減時であり、サージング抑制制御が必要であると判定して、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、サージング抑制制御を開始する。より詳細には、エンジン１に低圧ＥＧＲシステム１４Ｓ及び高圧ＥＧＲシステム１５Ｓの両方を備えている場合には、第１サージング抑制制御を開始する。また、エンジン１に低圧ＥＧＲシステム１４Ｓを備えずに、高圧ＥＧＲシステムのみを備えている場合には、第２サージング抑制制御を開始する。この第１サージング抑制制御及び第２サージング抑制制御の制御内容は上述した制御内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４９】
また、このステップＳ２０にて、さらに、ステップＳ２０ａに進み、ステップＳ２０ａにて、エンジン１の温度Ｔが実験等により予め設定された設定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０ａにて、エンジン１の温度Ｔが設定温度Ｔ１以上であると判定したとき（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０ｂに進み、ステップＳ２０ｂにて、高圧ＥＧＲガスＨＧｅを高圧ＥＧＲクーラー１５ａに流通させるように、三方弁３１を制御する（図１参照）。そして、ステップＳ２０ｂの制御を実施後、ステップＳ３０に進む。
【００５０】
一方、ステップＳ２０ａにて、エンジン１の温度Ｔが設定温度Ｔ１未満であると判定したとき（ＮＯ）には、ステップＳ２０ｃに進み、ステップＳ２０ｃにて、高圧ＥＧＲガスＨＧｅをバイパス通路３０に流通させるように、三方弁３１を制御する（図２参照）。そして、ステップＳ２０ｃの制御を実施後、ステップＳ３０に進む。
【００５１】
なお、ステップＳ２０ｂ、Ｓ２０ｃの制御を実施するときの高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量は、アクセル開度ＡＯの制御時間当たりの減少量ΔＡＯＤと、エンジン１に吸気される実新気量Ａｒと目標新気量Ａｔとの差ΔＡに基づいて設定して、この設定した流量が高圧ＥＧＲ通路１５またはバイパス通路３０に流れるように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する。
【００５２】
ステップＳ３０にて、上述した第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御の制御終了条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ３０にて、制御終了条件が成立しない場合（ＮＯ）には、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御を継続する必要があると判定して、ステップＳ２０ａに戻り、ステップＳ２０ａの判定を再度行う。
【００５３】
一方、ステップＳ３０にて、制御終了条件が成立する場合（ＹＥＳ）には、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御を終了する必要があると判定して、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、第１サージング抑制制御または第２サージング抑制制御を終了する。ステップＳ４０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５４】
以上より、本発明の実施形態の内燃機関の制御方法は、ターボ式過給システム１６Ｓと、このターボ式過給システム１６Ｓのタービン１６ａより上流側の排気通路１３とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂより下流側の吸気通路１２とを接続する高圧ＥＧＲバルブ１５ｂ付きの高圧ＥＧＲ通路１５を備えて構成される高圧ＥＧＲシステム１５Ｓと、タービン１６ａより下流側の排気通路１３とコンプレッサ１６ｂより上流側の吸気通路１２とを接続する低圧ＥＧＲバルブ１４ｂ付きの低圧ＥＧＲ通路１４を備えて構成される低圧ＥＧＲシステム１４Ｓとを有する内燃機関の制御方法において、内燃機関１の負荷の急減時に、低圧ＥＧＲ通路１４を流通するＥＧＲガスＬＧｅの流量を通常時の流量より減少させるように低圧ＥＧＲバルブ１４ｂを制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲ通路１５を流通するＥＧＲガスＨＧｅの流量がゼロとならないように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する第１サージング抑制制御を行うことを特徴とする方法となる。
【００５５】
あるいは、本発明の実施形態の内燃機関の制御方法は、ターボ式過給システム１６Ｓと、このターボ式過給システム１６Ｓのタービン１６ａより上流側の排気通路１３とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂより下流側の吸気通路１２とを接続する高圧ＥＧＲバルブ１５ｂ付きの高圧ＥＧＲ通路１５を備えて構成される高圧ＥＧＲシステム１５Ｓとを有する内燃機関の制御方法において、内燃機関１の負荷の急減時に、ターボ式過給システム１６Ｓのブースト圧力と高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度の両方の上限値を通常時の上限値より大きくするとともに、ブースト圧力及び高圧ＥＧＲバルブ１５ｂの開度の両方がそれぞれの大きくした上限値以下となるように、かつ、高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを開いて高圧ＥＧＲ通路１５を流通するＥＧＲガスＨＧｅの流量がゼロとならないように高圧ＥＧＲバルブ１５ｂを制御する第２サージング抑制制御を行うことを特徴とする方法となる。
【００５６】
上記の内燃機関１及び内燃機関の制御方法によれば、内燃機関１の負荷の急減時に、高圧ＥＧＲ通路１５に流通させるＥＧＲガスＨＧｅの流量分だけターボ式過給システム１６Ｓのタービン１６ａを通過する排気量を減少させるので、タービン１６ａを通過する排気量の変化とターボ式過給システム１６Ｓのコンプレッサ１６ｂを通過する吸気量の変化のタイムラグを抑制することができる。
【００５７】
また、内燃機関１が低圧ＥＧＲシステム１４Ｓを備えているときには、高圧ＥＧＲガスＨＧｅの流量分を低圧ＥＧＲガスＬＧｅの流量の減少分で補うので、内燃機関１のＥＧＲ率を適正な値に維持することができる。
【００５８】
また、ターボ式過給システム１６Ｓが可変容量式である場合には、ターボ式過給システムのベーン開度の上限値を増大させることにより、ベーンの絞りを緩和するので、タービン１６ａ及びコンプレッサ１６ｂの回転数の上昇を抑制して、ターボ式過給システム１６Ｓでのサージングの発生を抑制することができる。
【００５９】
さらに、内燃機関１が高圧ＥＧＲシステム１５Ｓのみを備えている場合でも、高圧ＥＧＲバルブの開度の上限値の増大により高圧ＥＧＲガスの流量を増加させることで、タービンを通過する排気量を大幅に減少させるとともに、コンプレッサを通過する吸気量を大幅に増加させるので、ターボ式過給システムでのサージングの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  エンジン（内燃機関）
１０  エンジン本体
１２  吸気通路
１３  排気通路
１４Ｓ  低圧ＥＧＲシステム
１４  低圧ＥＧＲ通路
１４ｂ  低圧ＥＧＲバルブ
１５Ｓ  高圧ＥＧＲシステム
１５  高圧ＥＧＲ通路
１５ａ  高圧ＥＧＲクーラー（ＥＧＲクーラー）
１５ｂ  高圧ＥＧＲバルブ
１６Ｓ  ターボ式過給システム
１６  ターボ式過給器
１６ａ  タービン
１６ｂ  コンプレッサ
１９  排気ガス浄化処理装置
３０  バイパス通路
３１  三方弁（流路切替装置）
４０  制御装置
ＨＧｅ  高圧ＥＧＲガス
ＬＧｅ  低圧ＥＧＲガス
Ｔ  エンジンの温度
Ｔ１  設定温度
ＡＯ  アクセル開度
ΔＡＯＤ  アクセル開度の制御時間当たりの減少量
ΔＡＯＤ１  設定減少量閾値
ΔＡＯＩ  アクセル開度の制御時間当たりの増加量
ΔＡＯＩ１  設定増加量閾値
Ｐ  ブースト圧力
Ｐ１  設定圧力閾値
Ｎｅ  エンジン回転数
Ｎｅ１  設定回転数閾値
Ａｒ  実新気量
Ａｔ  目標新気量
ΔＡ  実新気量と目標新気量との差
ΔＡ１  設定新気量差閾値
ΔＡ２  第２設定新気量差閾値
【図１】
2018150872.tif 000003
【図２】
2018150872.tif 000004
【図３】
2018150872.tif 000005