(57)【要約】【課題】ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合に、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制しつつトルクを安全に減少させることが可能な内燃機関の排気還流装置を提供する。【解決手段】内燃機関は、スロットル弁と、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ弁と、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉特性を調整する動弁機構と、内燃機関に要求される要求トルクに基づいて、スロットル弁、ＥＧＲ弁及び動弁機構を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合には、要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、スロットル弁を全開に操作するとともに、固着しているＥＧＲ弁の有効開口面積に基づいて要求トルクを達成するための目標吸入空気流量を算出し、目標吸入空気流量に従って動弁機構を操作する退避走行制御を実行するように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設置されたスロットル弁と、
前記内燃機関の排気通路と、前記吸気通路における前記スロットル弁の吸気下流側を接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設置され、前記ＥＧＲ通路の有効開口面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉特性を調整する動弁機構と、
前記内燃機関に要求される要求トルクに基づいて、前記スロットル弁、及び前記動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合には、前記要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、前記スロットル弁を全開に操作するとともに、前記ＥＧＲ弁が固着している場合の前記有効開口面積に基づいて前記要求トルクを達成するための吸入空気流量の目標値である目標吸入空気流量を算出し、前記目標吸入空気流量に従って前記動弁機構を操作する退避走行制御を実行するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記退避走行制御において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が大きいほど前記目標吸入空気流量を大きな値に算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記退避走行制御の実行を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部よりも吸気上流側に設けられたコンプレッサを有する過給機を更に備え、
前記制御装置は、前記過給機による過給動作が行なわれ且つ前記ＥＧＲ弁を全閉に操作している期間において、前記ＥＧＲ通路を前記吸気通路から前記排気通路に向かうガスの流れがある場合に前記ＥＧＲ弁が開状態で固着していることを判定するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の吸気通路に設置されたスロットル弁と、
前記内燃機関の排気通路と、前記吸気通路における前記スロットル弁の吸気下流側を接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設置され、前記ＥＧＲ通路の有効開口面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを調整する動弁機構と、
前記内燃機関に要求される要求トルクに基づいて、前記スロットル弁、前記ＥＧＲ弁及び前記動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において前記要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、前記スロットル弁を全開に操作するとともに前記内燃機関の筒内へ吸入される吸入空気の充填効率を低下させる方向に前記動弁機構を操作する退避走行制御を実行するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記退避走行制御の実行を制限するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、より詳しくは、内燃機関から排気されるガスの一部を筒内へ還流する排気還流（Exhaust Gas Recirculation；ＥＧＲ）動作を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ＥＧＲ弁が開固着にあると判別された場合に、吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように、発電機の作動による負荷調整とスロットル弁の開度調整とを用いて内燃機関の動作線を調整する装置が開示されている。吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなることで、筒内へと還流される排気ガス流量（ＥＧＲガス流量）の過多による燃焼悪化が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関が搭載された車両の走行中にＥＧＲ弁が開状態で固着した場合には、ＥＧＲガス流量の過多による失火を防ぎながら車両を安全に減速させることが求められる。ここで、車両が減速するトルク減少過程では、要求トルクの減少に対応して筒内に吸入される空気量を減少させることが行なわれる。この際、スロットル弁を閉じ側に操作して空気量を減らすこととすると、吸気圧力と排気圧力との差圧が増大してＥＧＲガス流量が増えてしまうおそれがある。この場合、トルク減少中の失火を防ぐことができず安全な減速を実現できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合に、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制しつつトルクを安全に減少させることが可能な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】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設置されたスロットル弁と、
前記内燃機関の排気通路と、前記吸気通路における前記スロットル弁の吸気下流側を接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設置され、前記ＥＧＲ通路の有効開口面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉特性を調整する動弁機構と、
前記内燃機関に要求される要求トルクに基づいて、前記スロットル弁、及び前記動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合には、前記要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、前記スロットル弁を全開に操作するとともに、前記ＥＧＲ弁が固着している場合の前記有効開口面積に基づいて前記要求トルクを達成するための吸入空気流量の目標値である目標吸入空気流量を算出し、前記目標吸入空気流量に従って前記動弁機構を操作する退避走行制御を実行するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記制御装置は、前記退避走行制御において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が大きいほど前記目標吸入空気流量を大きな値に算出するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記制御装置は、前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記退避走行制御の実行を制限するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部よりも吸気上流側に設けられたコンプレッサを有する過給機を更に備え、
前記制御装置は、前記過給機による過給動作が行なわれ且つ前記ＥＧＲ弁を全閉に操作している期間において、前記ＥＧＲ通路を前記吸気通路から前記排気通路に向かうガスの流れがある場合に前記ＥＧＲ弁が開状態で固着していることを判定するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の吸気通路に設置されたスロットル弁と、
前記内燃機関の排気通路と、前記吸気通路における前記スロットル弁の吸気下流側を接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に設置され、前記ＥＧＲ通路の有効開口面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを調整する動弁機構と、
前記内燃機関に要求される要求トルクに基づいて、前記スロットル弁、前記ＥＧＲ弁及び前記動弁機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において前記要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、前記スロットル弁を全開に操作するとともに前記内燃機関の筒内へ吸入される吸入空気の充填効率を低下させる方向に前記動弁機構を操作する退避走行制御を実行するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
第６の発明は、第５の発明において、
前記制御装置は、前記ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、前記ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、前記退避走行制御の実行を制限するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、スロットル弁を全開に操作するとともに、ＥＧＲ弁が固着している場合の有効開口面積に基づいて、要求トルクを実現するための目標吸入空気流量を算出し、目標吸入空気流量に従って動弁機構を操作する退避走行制御が実行される。スロットル弁が全開に操作されると、吸気通路と排気通路との圧力差が小さくなる。これにより、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制することができるので、失火によるトルク変動の発生を防ぐことができる。また、筒内に吸入されるＥＧＲガス流量は、ＥＧＲ弁の有効開口面積に応じて変化する。このため、本発明によれば、固着しているＥＧＲ弁の有効開口面積に基づいて算出された目標空気量に従い動弁機構を操作することによって、スロットル弁を全開に操作しながら、減少する要求トルクを実現することができる。このように、本発明によれば、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合に、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制しつつトルクを安全に減少させることが可能となる。
【００１３】
第２の発明によれば、退避走行制御において、ＥＧＲ弁の有効開口面積が大きいほど、目標吸入空気流量が大きな値にされる。ＥＧＲ弁の有効開口面積が大きいほど、同条件でのＥＧＲガス流量は増大する。このため、本発明によれば、ＥＧＲガス流量に基づいて目標空気量を精度よく算出することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、退避走行制御の実行が制限される。これにより、ＥＧＲ弁の開固着状態での有効開口面積、つまりＥＧＲガス還流量の度合によって、退避走行制御の実行要否を切り分けることができるので、不要な退避走行制御の実行を避けることが可能となる。
【００１５】
第４の発明によれば、過給機による過給動作中にＥＧＲ通路を介して吸気通路側から排気通路側に向かうガスの逆流がある場合にＥＧＲ弁が開状態で固着していると判定される。過給機による過給動作中はＥＧＲ通路の吸気通路側の圧力が排気通路側の圧力よりも高くなることによるガスの逆流が生じ易い。このため、本発明によれば、ＥＧＲ弁が開状態で固着しているか否かを精度よく判定することが可能となる。
【００１６】
第５の発明によれば、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合において、要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、スロットル弁を全開に操作するとともに、充填効率を低下させる方向に動弁機構を操作する退避走行制御が実行される。スロットル弁が全開に操作されると、吸気通路と排気通路との圧力差が小さくなる。これにより、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制することができるので、失火の発生を防ぐことができる。また、要求トルクが減少している間は動弁機構の操作によって充填効率を低下させるので、スロットル弁を全開に操作しながら、減少する要求トルクを実現することができる。このように、本発明によれば、ＥＧＲ弁が開状態で固着している場合に、ＥＧＲガスの還流量が過多となることを抑制しつつトルクを安全に減少させることが可能となる。
【００１７】
第６の発明によれば、ＥＧＲ弁の有効開口面積が所定の下限閾値よりも小さい場合には、退避走行制御の実行が制限される。これにより、ＥＧＲ弁の開固着状態での有効開口面積、つまりＥＧＲガス還流量の度合によって、退避走行制御の実行要否を切り分けることができるので、不要な退避走行制御の実行を避けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。
【図２】ＥＧＲガスの逆流時におけるＥＧＲ通路の圧損特性を示す図である。
【図３】退避走行制御における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１のＥＣＵにより実行される退避走行制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００２０】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
【００２１】
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る制御装置が適用されたエンジンの全体構成を示す図である。本実施の形態のエンジンは過給機付きの火花点火式エンジンである。エンジンは、動力源として車両に搭載される。エンジンは過給機を備えないエンジンでもよい。このエンジンのエンジン本体１には複数の気筒が備えられている。図１では４つの気筒を直列に配置した例が示されているが、気筒数と気筒の配列には限定はない。エンジン本体１には、吸気弁の開閉特性を調整する動弁機構として、吸気弁の開閉位相を調整する吸気バルブタイミング可変機構（以下、ＩＮ−ＶＶＴ）９が設けられている。
【００２２】
エンジン本体１の吸気側には、吸気マニホールド２が取り付けられている。エンジン本体１の各気筒には、図示しないエアクリーナから吸気通路４に取り込まれた新気が吸気マニホールド２を介して供給される。吸気通路４におけるエアクリーナの下流には、吸気通路４に取り込まれた新気の流量（質量流量）に応じた信号を出力するエアフローメータ６が設けられている。吸気通路４におけるエアフローメータ６の下流には、過給機１０のコンプレッサ１１が設けられている。吸気通路４におけるコンプレッサ１１の下流には、インタークーラ７が設けられている。吸気通路４におけるインタークーラ７の下流には、スロットル弁８が設けられている。吸気マニホールド２には、吸気マニホールド２内の吸気の温度（以下、吸気マニホールド温度Ｔｂ）及び圧力（以下、吸気マニホールド圧力Ｐｂ）を検出するための温度センサ３２及び圧力センサ３４が設けられている。
【００２３】
エンジン本体１の排気側には、排気マニホールド３が取り付けられている。エンジン本体１の各気筒から排気マニホールド３に排出された排気ガスは、排気通路５を介して大気中に放出される。排気通路５には、過給機１０のタービン１２が設けられている。排気通路５には、タービン１２をバイパスする排気バイパス通路１３が接続されている。排気バイパス通路１３には、排気バイパス通路１３を開閉するバイパス弁として、ウェイストゲートバルブ１４が配置されている。排気通路５の排気バイパス通路１３が接続された位置の下流には、排気ガスの浄化に用いられるスタート触媒（以下、「Ｓ／Ｃ」）１５が設けられている。また、排気通路５におけるＳ／Ｃ１５の下流には、排気ガスの浄化に用いられるアンダーフロア触媒（以下、「Ｕ／Ｆ」）１６が設けられている。
【００２４】
本実施の形態に係る制御装置は、排気通路５におけるＳ／Ｃ１５の下流且つＵ／Ｆ１６の上流と、吸気通路４におけるスロットル弁８の下流とを接続するＥＧＲ通路２０を備える。ＥＧＲ通路２０には、排気側から順にＥＧＲクーラ２１とＥＧＲ弁２２とが設けられている。
【００２５】
以上のように構成されるエンジンは制御装置３０によって制御される。制御装置３０はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。ＥＣＵ３０は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとＣＰＵ（プロセッサ）とを備えている。入出力インタフェースは、エンジンに取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。ＥＣＵ３０が信号を取り込むセンサには、上述した温度センサ３２及び圧力センサ３４の他、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ３６、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ３８等、エンジンの制御に必要な各種のセンサが含まれる。ＥＣＵ３０が操作信号を出すアクチュエータには、スロットル弁８、ＩＮ−ＶＶＴ９、ＥＧＲ弁２２等の各種アクチュエータが含まれる。メモリには、内燃機関を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。ＣＰＵ（プロセッサ）は、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。
【００２６】
［実施の形態１の動作］
実施の形態１のシステムでは、排気通路５におけるＳ／Ｃ１５の下流と吸気通路４におけるスロットル弁８の下流とを接続するＥＧＲ通路２０を備えている。ＥＧＲ通路２０にはＥＧＲ弁２２が設けられている。ＥＧＲ弁２２は、ＥＧＲ通路２０を介して筒内に還流されるＥＧＲガス流量の、当該筒内の吸気全体に占める割合であるＥＧＲ率を調整する。ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３６の検出信号から算出されたエンジン回転速度Ｎｅ等の運転状態及びアクセルポジションセンサ３８の検出信号等に基づいて算出された要求トルクに基づいて、目標ＥＧＲ率を算出する。ＥＣＵ３０は、目標ＥＧＲ率を実現するためのＥＧＲ弁２２への開度の指示値を算出し、指示値に従いＥＧＲ弁２２の開度を操作する。
【００２７】
ここで、ＥＧＲ弁２２には、弁体が開状態で固着するいわゆる開固着が発生する場合がある。ＥＧＲ弁２２が開固着すると、吸気マニホールド圧力が低下する車両の減速時にＥＧＲガス流量が過多となる場合がある。この場合、失火によるトルク変動が発生して要求トルクを満たすことができないおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施の形態のシステムは、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合において、要求トルクが減少するエンジンの減速時に退避走行制御を実行することとしている。退避走行制御では、スロットル弁８を全開に操作するとともに、筒内に吸入される吸気の充填効率を下げる方向にＩＮ−ＶＶＴ９を操作することが行なわれる。なお、この明細書で用いられるスロットル弁８の「全開」とは、スロットル弁８により実現可能な最大開度だけでなく最大開度と同等の有効開口面積となる近傍の範囲も含む開度として定義される。以下、退避走行制御及び退避走行制御に付随する制御の具体的な動作について順に説明する。
【００２９】
（ＥＧＲ弁の開固着判定）
開固着判定は、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生しているか否かの判定である。ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ弁２２への指示値が全閉である期間に、以下の式（１）を用いて、ＥＧＲ通路２０からエンジンの筒内へと吸入されるＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを算出する。なお、式（１）において、Ｇａ＿ｅｎｇは、エンジンの筒内に吸入される吸入空気流量を、Ｇａ＿ａｆｍは、エアフローメータ６によって検出される新気流量を、それぞれ示している。
【００３０】
【数１】
2018071527.tif 000003
【００３１】
式（１）中の吸入空気流量Ｇａ＿ｅｎｇは、以下の式（２）を用いて算出することができる。なお、式（２）において、ρＢは、吸気マニホールド２内の空気の密度を、ηｖＢは筒内への空気の充填効率を、Ｎｅはエンジン回転速度を、Ｖはエンジンの排気量を、それぞれ示している。ρＢは、検出された吸気マニホールド圧力Ｐｂと吸気マニホールド温度Ｔｂを用いて算出することができる。ηｖＢは、吸気弁及び排気弁の現在のバルブタイミングに基づいて算出することができる。Ｎｅはクランク角センサ３６によって検出することができ、Ｖはエンジンの固有値である。
【００３２】
【数２】
2018071527.tif 000004
【００３３】
式（１）において算出されたＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒが負値である場合には、ＥＧＲ通路２０のガスが排気側へと逆流していると判断することができる。このため、ＥＧＲ弁２２への指示値が全閉である期間に、Ｇｅｇｒ＜０の成立が認められる場合には、ＥＧＲ弁２２が開固着していると判断することができる。なお、ＥＧＲ弁２２の開固着の有無の判定は、過給機１０による過給動作が行なわれ吸気マニホールド圧力が大気圧よりも高くなる加速時に行うことが好適である。ＥＧＲ通路２０におけるＥＧＲ弁２２の吸気側と排気側との差圧が大きいほど、ＥＧＲ弁２２の開固着時に流れるガス量が多量となるからである。これにより、ＥＧＲ弁２２の開固着の有無を精度よく判定することができる。
【００３４】
（ＥＧＲ弁の有効開口面積の算出）
ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生している場合において、ＥＧＲガスが逆流する加速時に有効開口面積の算出を行う。図２は、ＥＧＲガスの逆流時におけるＥＧＲ通路の圧損特性を示す図である。図２における横軸は、ＥＧＲ通路２０の上下流の圧力比であって、吸気マニホールド圧力Ｐｂに対するＥＧＲ通路２０が接続されているＵ／Ｆ１６の上流の圧力（以下、「Ｕ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆ」と称する）の割合として表される。図２における縦軸は、ＥＧＲ通路２０の修正流量であって、吸気マニホールド温度Ｔｂの平方根にＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒを乗算した値を吸気マニホールド圧力Ｐｂで除算した値として表される。図２では、ＥＧＲ通路２０の上下流の圧力比と修正流量の関係が、ＥＧＲ弁２２の有効開口面積Ａｅｇｒ毎に描かれている。
【００３５】
Ｕ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆは、吸入空気流量Ｇａ＿ｅｎｇとＵ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆとの相関に基づいて算出することができる。ＥＣＵ３０は、図２に示すようなＥＧＲ通路２０の圧損特性を記憶している。このため、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生している場合において、燃焼サイクル毎にＥＧＲ通路２０の上下流の圧力比と修正流量をそれぞれ算出して、記憶している圧損特性に複数点をプロットすることにより、固着しているＥＧＲ弁２２の有効開口面積Ａｅｇｒを特定することができる。
【００３６】
なお、上述したＥＧＲ弁２２の開固着判定及び固着開度の推定で用いる各種状態量は、センサにより検出される実値を用いてもよい。また、ＥＧＲ弁２２の開度を検出するセンサを備える構成では、当該センサから得られる実値に基づき開固着判定及び有効開口面積の算出を行ってもよい。
【００３７】
（退避走行制御）
ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ弁２２の開固着が判定された場合に退避走行制御を実行する。退避走行制御は、ＥＧＲ弁２２の有効開口面積Ａｅｇｒを算出した後、要求トルクが減少している間の少なくとも一時期で実行される。より詳しくは、退避走行制御では、スロットル弁８が全開に操作される。これにより、吸気マニホールド圧力ＰｂとＵ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆとの差圧を小さくすることができるので、ＥＧＲガス流量を最小限に抑制することができる。
【００３８】
また、退避走行制御では、要求トルクを満たすようにＩＮ−ＶＶＴ９が操作される。ＩＮ−ＶＶＴ９の操作量ＩＮＶＶＴは、例えば次のような方法によって算出される。
【００３９】
吸気通路４にＥＧＲガスが導入されている場合には、以下の式（３）に示す関係が成立する。なお、式（３）において、Ｇａは筒内に吸入される新気流量である。
【００４０】
【数３】
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【００４１】
ＥＧＲ弁２２が開固着している場合には、吸気マニホールド圧力Ｐｂが大気圧以下となる要求トルクの減少中にＥＧＲガスが吸気通路４へと導入される。従って、要求トルクを実現するために必要な新気流量Ｇａの目標値を目標新気流量Ｇａｔｇｔ、吸入空気流量Ｇａ＿ｅｎｇの目標値を目標吸入空気流量Ｇａ＿ｅｎｇｔｇｔとして式（３）に代入すると、次式（４）が成立する。
【００４２】
【数４】
2018071527.tif 000006
【００４３】
目標新気流量Ｇａｔｇｔは、要求トルクに基づき算出することができる。また、ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒは、上式（１）により算出することができる。このため、式（４）を用いて、目標吸入空気流量Ｇａ＿ｅｎｇｔｇｔを実現するための目標充填効率ηｖＢｔｇｔを設定することとすれば、要求トルクを精度よく実現することができる。
【００４４】
設定された目標充填効率ηｖＢｔｇｔはＩＮ−ＶＶＴ９操作によって実現される。充填効率ηｖＢは、吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）が下死点（ＢＤＣ）よりも若干遅角側となる時期で最大となり、ＩＶＣがこの最大時期から離れるほど充填効率ηｖＢは低下する。このため、ＩＮ−ＶＶＴ９の操作量の目標値ＩＮＶＶＴｔｇｔは、目標充填効率ηｖＢｔｇｔが低下するほど（つまり要求トルクが減少するほど）、吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）が上記最大時期から離れるような値に設定される。
【００４５】
なお、上記の説明では吸気弁の開閉位相を調整して充填効率を変化させる構成としたが、これに替えて又はこれに加えて吸気弁のバルブリフト量を調整して充填効率を変化させる構成としてもよい。また、吸気弁に替えて又は加えて排気弁の開閉位相またはバルブリフト量を調整する構成としてもよい。
【００４６】
さらに、退避走行制御では、車両のドライバに対して、退避走行制御による退避走行を実行している旨を音声又は表示等によって報知することとしてもよい。これにより、ドライバは車両に異常が発生していることを把握することができるので、車両を停車するまでの動作を速やかに行うことが可能となる。
【００４７】
以上説明した退避走行制御によれば、トルク減少中の失火を抑制して意図せぬトルク変動を抑制するとともに、トルク減少中の要求トルクを精度よく実現することができる。これにより、ＥＧＲ弁２２に開固着している場合に、車両を安全に減速させて停車させることが可能となる。
【００４８】
（退避走行制御の実行要否判定）
上述した退避走行制御によって、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合の要求トルクの減少を精度よく実現することができる。ここで、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合であっても、有効開口面積が極小である場合等、トルク減少時の失火が問題とならない場合も想定される。そこで、本実施の形態のシステムでは、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合において、算出された有効開口面積Ａｅｇｒが有効開口面積の閾値Ａｅｇｒ＿ｅよりも小さい場合には退避走行制御を実行しないこととしてもよい。閾値Ａｅｇｒ＿ｅは、トルク減少時の失火が問題とならない有効開口面積の下限閾値として、予め実験等で求めた値を使用することができる。これにより、不要な退避走行制御の実行を制限することが可能となる。
【００４９】
（退避走行制御の具体例）
次に、タイムチャートを参照して、実施の形態１で実行される退避走行制御について更に詳しく説明する。図３は、退避走行制御における各種状態量の変化を示すタイムチャートである。このチャートの例では、時間ｔ１において車両の加速が開始され、時間ｔ２において高速状態での定常走行に移行し、時間ｔ３において車両の減速が開始され、時間ｔ４においてエンジンの燃焼が停止されて停車へと向かう動作のチャートを示している。このような車両の動作としては、例えば、車両の追い越しや他車線への車線変更等のために車両を加速させ、その後高速状態を維持した後、減速して停車へと向かう場合等が該当する。なお、図３の１段目のチャートは車速の時間変化を、２段目のチャートはアクセルペダルのポジションの時間変化を、３段目のチャートはエンジンのトルクの時間変化を、４段目のチャートは吸気マニホールド圧力Ｐｂの時間変化を、５段目のチャートはスロットル弁の開度の時間変化を、６段目のチャートはＵ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆの時間変化を、７段目のチャートは新気流量Ｇａの時間変化を、８段目のチャートはＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒの時間変化を、９段目のチャートはＥＧＲ弁２２への指示値の時間変化を、１０段目のチャートは充填効率ηｖＢの時間変化を、そして１１段目のチャートはＩＮ−ＶＶＴ９の操作量ＩＮＶＶＴの時間変化を、それぞれ示している。また、図３では、ＥＧＲ弁２２の開固着が発生している場合のチャートを実線で示し、ＥＧＲ弁２２の開固着が発生していない場合の比較例としてのチャートを鎖線で示している。
【００５０】
図３に示すチャートの例では、時間ｔ１においてアクセルペダルが踏み込まれ、車両の加速が開始されると、スロットル弁８が全開に操作されるとともに、ＥＧＲ弁２２への指示値が全閉とされる。ＥＧＲ弁２２の開固着が発生している実線のチャートでは、時間ｔ１以降の加速中において新気がＥＧＲ通路２０を逆流している。上述したＥＧＲ弁２２の開固着判定は、時間ｔ１以降の加速期間に行なわれる。
【００５１】
図３に示すチャートの例では、時間ｔ２において、踏み込まれていたアクセルペダルが若干戻されることにより、加速後の高速での定常走行が開始されている。時間ｔ２以降の定常走行では、車速を高速で維持するために、過給圧を大気圧近傍の過給域に維持するための動作が行われる。図３に示すチャートの例では、スロットル弁８が全開に維持されるとともに、ポンプロスの低減を目的としてＩＮ−ＶＶＴが充填効率を減少させる方向（ここでは遅角側）に操作されている。なお、上述したＥＧＲ弁２２の有効開口面積の推定は、ＥＧＲ弁２２の開固着判定後、時間ｔ１以降の加速中から定常走行中にかけて行なわれる。
【００５２】
時間ｔ３以降、アクセルペダルが徐々に戻されると、これに対応して要求トルクは減少する。この際、ＥＧＲ弁２２が開固着していない場合には、吸気マニホールド圧力ＰｂがＵ／Ｆ上流圧よりも低くなったとしても、ＥＧＲガスが導入されるおそれがない。このため、図３に示すチャートにおいて鎖線で示すように、ＥＧＲ弁２２が開固着していない比較例の場合には、時間ｔ３以降においてスロットル弁８を徐々に閉側に操作させることにより、トルクの減少が実現される。
【００５３】
一方、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合にスロットル弁８を閉側に操作すると、ＥＧＲガスが多量に導入されることによって失火が発生し、要求トルクを実現できないおそれがある。そこで、本実施の形態１のシステムでは、要求トルクが減少する時間ｔ３において、退避走行制御が行なわれる。ここでの退避走行制御では、スロットル弁８が全開に操作されるとともに、ＩＮ−ＶＶＴ９が充填効率ηｖＢを減少させる側（遅角側）に操作される。
【００５４】
時間ｔ４ではアクセルペダルのポジションが全閉まで戻される。これにより、エンジンのファイアリングが停止されるので、スロットル弁８が全閉されてエンジンブレーキによる減速が行われる。このように、本実施の形態１のシステムによれば、ＥＧＲ弁２２が開固着している場合において、高速走行からの減速であっても減速過程の要求トルクを精度よく実現して安全に車両を停止させることが可能となる。
【００５５】
［実施の形態１の具体的処理］
次に、上述した退避走行制御における具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態１のＥＣＵ３０により実行される退避走行制御のためのルーチンを示すフローチャートである。なお、図４に示すルーチンは所定の演算周期で切り返し実行される。
【００５６】
図４に示すルーチンでは、Ａｅｇｒ算出完了フラグがＯＮか否かが判定される（ステップＳ２）。Ａｅｇｒ算出完了フラグは、ＥＧＲ弁２２の有効開口面積Ａｅｇｒの算出が完了した場合にＯＮとなるフラグである。その結果、Ａｅｇｒ算出完了フラグがＯＮである場合には、後述するステップＳ１６へと移行する。一方、Ａｅｇｒ算出完了フラグがＯＦＦである場合には、次のステップへと移行して、ＥＧＲ弁開固着フラグがＯＮか否かが判定される（ステップＳ４）。ＥＧＲ弁開固着フラグは、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生していると判定された場合にＯＮとなるフラグである。その結果、ＥＧＲ弁開固着フラグがＯＮである場合には、後述するステップＳ１０へと移行する。一方、ＥＧＲ弁開固着フラグがＯＦＦである場合には、次のステップへと移行する。
【００５７】
次のステップでは、ＥＧＲ弁２２への指示値が全閉であり、且つＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ＜０が成立するか否かが判定される（ステップＳ６）。その結果、判定の成立が認められない場合には、ＥＧＲ弁２２の開固着の判定を行う条件が成立していない又はＥＧＲ弁２２が開固着していないと判断することができる。この場合、本ルーチンは終了されて、次の演算周期において再度ステップＳ２の処理から実行される。一方、上記ステップＳ６の処理において判定の成立が認められた場合には、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生していると判断することができる。この場合、次のステップへ移行して、ＥＧＲ弁開固着フラグがＯＮとされる（ステップＳ８）。
【００５８】
ＥＧＲ弁開固着フラグがＯＮとされると、次にＡｅｇｒの算出処理が実行される（ステップＳ１０）。ＥＣＵ３０は、図２に示すＥＧＲ通路の圧損特性を記憶している。ここでは、具体的には、Ｕ／Ｆ上流圧力Ｐｕｆ、吸気マニホールド圧力Ｐｂ、ＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒ、及び吸気マニホールド温度Ｔｂが取得される。そして、算出された圧力比Ｐｂ／Ｐｕｆ及び修正流量Ｇｅｇｒ・（√Ｔｂ）／Ｐｂを、図２に示す圧損特性上にプロットする処理が行なわれる。
【００５９】
次に、Ａｅｇｒの算出が完了したか否かが判定される（ステップＳ１２）。ここでは、上記ステップＳ１０の処理の実行回数が所定回数に到達したか否かが判定される。なお、ここでの所定回数は、ＥＧＲ通路の圧損特性からＡｅｇｒを特定可能なサンプリング数として、予め設定された値が使用される。その結果、Ａｅｇｒの算出が未だ完了していないと判定された場合には、本ルーチンは終了される。一方、上記ステップＳ１２においてＡｅｇｒの算出が完了したと判定された場合には、次のステップに移行する。次のステップでは、Ａｅｇｒ算出完了フラグがＯＮとされて、特定された有効開口面積Ａｅｇｒが記憶される（ステップＳ１４）。
【００６０】
図４に示すルーチンでは、次に退避走行フラグがＯＮか否かが判定される（ステップＳ１６）。退避走行フラグは、退避走行制御の実行が必要であると判定された場合にＯＮとなるフラグである。その結果、退避走行フラグがＯＮである場合には、後述するステップＳ２２の処理へ移行する。一方、退避走行フラグがＯＦＦである場合には、次のステップへと移行して、ステップＳ１４において記憶されたＡｅｇｒが閾値Ａｅｇｒ＿ｅよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１８）。上述したように、Ａｅｇｒ＿ｅは、トルク減少時の失火が問題とならない有効開口面積の下限閾値である。その結果、Ａｅｇｒ＞Ａｅｇｒ＿ｅの成立が認められない場合には、トルク減少時の失火が問題とならないと判断されて、本ルーチンは終了される。一方、Ａｅｇｒ＞Ａｅｇｒ＿ｅの成立が認められた場合には、トルク減少時の失火が問題となると判断されて、退避走行フラグがＯＮとされる（ステップＳ２０）。
【００６１】
退避走行フラグがＯＮとされると、次に退避走行制御が実行される（ステップＳ２２）。退避走行制御では、要求トルクが減少している間の少なくとも一時期に、スロットル弁の開度が全開に操作されるとともにＩＮ−ＶＶＴ９が充填効率を減少させる側に操作される。より詳しくは、ＥＣＵ３０は、要求トルクから算出される目標新気流量ＧａｔｇｔとＥＧＲガス流量Ｇｅｇｒに基づいて、目標新気流量Ｇａｔｇｔを実現するための目標充填効率ηｖＢｔｇｔを、上式（４）を用いて算出する。そして、目標充填効率ηｖＢｔｇｔを実現するためのＩＮＶＶＴｔｇｔを決定し、決定されたＩＮＶＶＴｔｇｔに従いＩＮ−ＶＶＴ９を操作する。退避走行制御が実行されると、車両のドライバに対して、退避走行を実行している旨が音声、表示等によって報知される。
【００６２】
このように、実施の形態１のシステムによれば、ＥＧＲ弁２２に開固着が発生した場合に、ＥＧＲガス流量を最小限に抑えることができるので、失火によるトルク変動を抑制することができる。また、要求トルクが減少する過程の発生トルクを精度よく実現することができるので、車両を安全に停車させることが可能となる。
【００６３】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、排気通路５におけるＵ／Ｆ１６の上流側と吸気通路４におけるスロットル弁１８の下流側とを接続するＥＧＲ通路２０を備える装置について説明した。しかしながら、実施の形態１のシステムのＥＧＲ装置の構成はこれに限られない。すなわち、ＥＧＲ弁２２が開固着した場合において、トルク減少中にＥＧＲガスが導入される構成であれば、排気マニホールド３と吸気マニホールド２とをＥＧＲ通路で接続するＨＰＬ−ＥＧＲ装置等、他のＥＧＲ装置として構成されていてもよい。
【００６４】
また、実施の形態１のエンジンが備えるＥＣＵ３０は、以下のように構成されてもよい。ＥＣＵ３０の各機能は、処理回路により実現されてもよい。ＥＣＵ３０の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを備える場合、ＥＣＵ３０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェア及びファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェア及びファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリに格納されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部の各機能を実現してもよい。少なくとも１つのメモリは、不揮発性または揮発性の半導体メモリ等を含んでもよい。
【００６５】
また、ＥＣＵ３０の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものでもよい。ＥＣＵ３０の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、ＥＣＵ３０の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。ＥＣＵ３０の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、ＥＣＵ３０の各機能を実現してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  エンジン本体
２  吸気マニホールド
３  排気マニホールド
４  吸気通路
５  排気通路
６  エアフローメータ
７  インタークーラ
８  スロットル弁
９  吸気可変動弁機構（ＩＮ−ＶＶＴ）
１０  過給機
１１  コンプレッサ
１２  タービン
１３  排気バイパス通路
１４  ウェイストゲートバルブ
２０  ＥＧＲ通路
２１  ＥＧＲクーラ
２２  ＥＧＲ弁
３０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３２  温度センサ
３４  圧力センサ
３６  クランク角センサ
３８  アクセルポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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