(57)【要約】【課題】この発明は、一部の気筒で生じた空燃比ずれがＥＧＲガスに反映されるのを防止しつつ、ツインエントリターボの効果を発揮させることを目的とする。【解決手段】エンジン１０は、２つの気筒群の排気側にそれぞれ接続された排気通路２２Ａ，２２Ｂと、ツインエントリ型の過給機２６と、ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂと、共通ＥＧＲ通路３０Ｃとを備える。また、ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂには、逆止弁３８Ａ，３８Ｂを設ける。これにより、排気通路２２Ａ，２２Ｂのうち一方の排気通路の排気圧がＥＧＲ通路を介して他方の排気通路に作用するのを規制することができ、ツインエントリターボの効果を発揮させることができる。しかも、全気筒の排気ガスをＥＧＲガスとして用いることができるので、仮に一部の気筒で空燃比ずれが生じた場合でも、この空燃比ずれがＥＧＲガスに与える影響を抑制することができる。【選択図】図１
2011241723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数気筒に吸入空気を吸込む吸気通路と、
前記複数気筒を２群に分けた第１，第２の気筒群のうち、前記第１の気筒群の排気側に接続された第１の排気通路と、
前記第２の気筒群の排気側に接続された第２の排気通路と、
前記第１，第２の排気通路に個別に設けられた第１，第２のタービンと前記吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、吸入空気を過給するツインエントリ型の過給機と、
前記第１のタービンの上流側で前記第１の排気通路に接続され、前記第１の気筒群の排気ガスが流入する第１のＥＧＲ通路と、
前記第２のタービンの上流側で前記第２の排気通路に接続され、前記第２の気筒群の排気ガスが流入する第２のＥＧＲ通路と、
前記第１，第２のＥＧＲ通路の下流側と前記吸気通路との間に接続され、該各ＥＧＲ通路を流れる排気ガスをまとめて前記吸気通路に還流させる共通ＥＧＲ通路と、
前記共通ＥＧＲ通路に設けられ、排気ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁と、
前記第１，第２のＥＧＲ通路に個別に設けられ、該各ＥＧＲ通路内で排気ガスが逆流するのを防止する第１，第２の逆止弁と、
を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記第１，第２のＥＧＲ通路と前記共通ＥＧＲ通路とを合わせたＥＧＲ通路全体のうち、前記第１，第２の逆止弁と前記ＥＧＲ弁との間に位置する弁間通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、
前記ＥＧＲ弁の閉弁中に前記弁間通路内の圧力が所定の上限判定値以上となった場合に、前記ＥＧＲ弁を開弁させる高圧時開弁制御手段と、
を備えてなる請求項１に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ弁を閉弁状態から開弁させる場合に、当該ＥＧＲ弁が開弁した直後の過渡時の開度を定常時の開度に対して抑制する過渡時開度抑制手段を備えてなる請求項１または２に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記第１，第２のＥＧＲ通路と前記共通ＥＧＲ通路とを合わせたＥＧＲ通路全体のうち、前記第１，第２の逆止弁と前記ＥＧＲ弁との間に位置する弁間通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、
前記ＥＧＲ弁を閉弁状態から開弁させる場合に、当該ＥＧＲ弁が開弁した直後の過渡時の開度を定常時の開度に対して抑制する手段であって、少なくとも前記弁間通路内の圧力に基いて前記過渡時の開度の絞り量を制御する過渡時開度抑制手段と、
を備えてなる請求項１に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項５】
前記過渡時開度抑制手段は、前記弁間通路内の圧力と目標ＥＧＲ率とに基いて、前記過渡時の開度の初期絞り量と前記絞り量の減衰量とを算出し、前記過渡時の開度の絞り量を前記減衰量に応じた速度で前記初期絞り量から徐々に減衰させる構成としてなる請求項４に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項６】
前記圧力取得手段は、前記ＥＧＲ弁が閉弁した期間中の内燃機関の負荷と回転数との積算値に基いて、前記弁間通路内の圧力を推定する構成としてなる請求項２または４に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置に係り、特に、ツインエントリターボを備えた過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−３８６８１号公報）に開示されているように、ツインエントリ型のターボチャージャ（ツインエントリターボ）を備えた過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置が知られている。従来技術では、例えば４気筒エンジンにおいて、＃１気筒及び＃４気筒の排気ポートに接続された第１の排気通路と、＃２気筒及び＃４気筒の排気ポートに接続された第２の排気通路とを設ける構成としている。
【０００３】
第１，第２の排気通路は、ツインエントリターボの２つのタービンに対して個別に接続されており、これらの排気通路を流れる排気ガスは、各タービンの下流側で合流する。これにより、ツインエントリターボでは、気筒間の排気干渉を防止しつつ、タービンを駆動することができる。また、従来技術では、例えば第２の排気通路と吸気通路との間にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路を設け、このＥＧＲ通路により＃２気筒と＃４気筒の排気ガスを吸気通路に還流させる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３８６８１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、特定の気筒の排気ガスのみをＥＧＲガスとして吸気系に還流している。従って、この特定の気筒において、燃料噴射弁の経時劣化等により空燃比ずれが生じた場合には、リッチまたはリーンに偏った排気ガスが吸気系に還流されることになる。このため、従来技術では、ＥＧＲに関与する一部の気筒で空燃比ずれが生じた場合に、燃焼性が悪化するという問題がある。この問題の解決策として、例えば両方の排気通路にＥＧＲ通路を接続し、全気筒の排気ガスを吸気系に還流させる構成も考えられる。しかし、この場合には、２つの排気通路間でＥＧＲ通路を介して排気干渉が生じるため、ツインエントリターボの効果が損なわれることになる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、一部の気筒で生じた空燃比ずれがＥＧＲガスに反映されるのを防止しつつ、ツインエントリターボの効果を発揮させることが可能な過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の複数気筒に吸入空気を吸込む吸気通路と、
前記複数気筒を２群に分けた第１，第２の気筒群のうち、前記第１の気筒群の排気側に接続された第１の排気通路と、
前記第２の気筒群の排気側に接続された第２の排気通路と、
前記第１，第２の排気通路に個別に設けられた第１，第２のタービンと前記吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、吸入空気を過給するツインエントリ型の過給機と、
前記第１のタービンの上流側で前記第１の排気通路に接続され、前記第１の気筒群の排気ガスが流入する第１のＥＧＲ通路と、
前記第２のタービンの上流側で前記第２の排気通路に接続され、前記第２の気筒群の排気ガスが流入する第２のＥＧＲ通路と、
前記第１，第２のＥＧＲ通路の下流側と前記吸気通路との間に接続され、該各ＥＧＲ通路を流れる排気ガスをまとめて前記吸気通路に還流させる共通ＥＧＲ通路と、
前記共通ＥＧＲ通路に設けられ、排気ガスの還流量を調整するＥＧＲ弁と、
前記第１，第２のＥＧＲ通路に個別に設けられ、該各ＥＧＲ通路内で排気ガスが逆流するのを防止する第１，第２の逆止弁と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、前記第１，第２のＥＧＲ通路と前記共通ＥＧＲ通路とを合わせたＥＧＲ通路全体のうち、前記第１，第２の逆止弁と前記ＥＧＲ弁との間に位置する弁間通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、
前記ＥＧＲ弁の閉弁中に前記弁間通路内の圧力が所定の上限判定値以上となった場合に、前記ＥＧＲ弁を開弁させる高圧時開弁制御手段と、を備える。
【０００９】
第３の発明は、前記ＥＧＲ弁を閉弁状態から開弁させる場合に、当該ＥＧＲ弁が開弁した直後の過渡時の開度を定常時の開度に対して抑制する過渡時開度抑制手段を備える。
【００１０】
第４の発明は、前記第１，第２のＥＧＲ通路と前記共通ＥＧＲ通路とを合わせたＥＧＲ通路全体のうち、前記第１，第２の逆止弁と前記ＥＧＲ弁との間に位置する弁間通路内の圧力を取得する圧力取得手段と、
前記ＥＧＲ弁を閉弁状態から開弁させる場合に、当該ＥＧＲ弁が開弁した直後の過渡時の開度を定常時の開度に対して抑制する手段であって、少なくとも前記弁間通路内の圧力に基いて前記過渡時の開度の絞り量を制御する過渡時開度抑制手段と、を備える。
【００１１】
第５の発明によると、前記過渡時開度抑制手段は、前記弁間通路内の圧力と目標ＥＧＲ率とに基いて、前記過渡時の開度の初期絞り量と前記絞り量の減衰量とを算出し、前記過渡時の開度の絞り量を前記減衰量に応じた速度で前記初期絞り量から徐々に減衰させる構成としている。
【００１２】
第６の発明によると、前記圧力取得手段は、前記ＥＧＲ弁が閉弁した期間中の内燃機関の負荷と回転数との積算値に基いて、前記弁間通路内の圧力を推定する構成としている。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、第１，第２の逆止弁は、第１，第２の排気通路のうち一方の排気通路の排気圧がＥＧＲ通路を介して他方の排気通路に作用するのを規制することができる。従って、第１，第２の排気通路間にＥＧＲ通路を接続した状態でも、各気筒群の間で排気干渉が生じるのを防止し、ツインエントリターボの効果を安定的に発揮させることができる。そして、全気筒の排気ガスをＥＧＲガスとして用いることができるので、仮に一部の気筒で空燃比ずれが生じた場合でも、この空燃比ずれがＥＧＲガスに与える影響を抑制することができる。これにより、ＥＧＲ制御の実行時には、気筒間の空燃比ばらつきに影響されることなく、燃焼性を良好に保持することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、逆止弁の作用により弁間通路内の圧力（配管圧力）が過大になる場合には、ＥＧＲ弁を開弁して配管圧力を逃がすことができる。従って、弁間通路を構成する配管等の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
第３の発明によれば、ＥＧＲ弁が開弁した直後には、ＥＧＲ弁の開度を適度に絞ることができる。これにより、ＥＧＲ弁の開弁直後に生じるＥＧＲ量のオーバーシュートを防止することができ、これを原因とする失火等を回避することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、ＥＧＲ弁が開弁した直後には、過渡時の高い配管圧力に応じてＥＧＲ弁の開度を適切に絞ることができる。これにより、ＥＧＲ弁の開弁直後に生じるＥＧＲ量のオーバーシュートを防止し、失火等を回避することができる。しかも、ＥＧＲ弁の開度を、配管圧力に応じてフィードバック制御することができるので、ＥＧＲ弁の開弁直後から定常状態に達するまでＥＧＲ量を目標値に安定的に合わせることができる。
【００１７】
第５の発明によれば、過渡時開度抑制手段は、弁間通路内の圧力と目標ＥＧＲ率とに基いて、過渡時の開度の初期絞り量と絞り量の減衰量とを算出することができる。そして、ＥＧＲ弁の開度を、開弁直後の最も絞られた状態から定常時の開度に向けて徐々に増加させることができる。従って、ＥＧＲ弁が開弁した直後には、ＥＧＲ量のオーバーシュートを防止することができ、また、ＥＧＲ弁の開弁直後から定常状態に達するまでＥＧＲ量を目標値に安定的に合わせることができる。
【００１８】
第６の発明によると、圧力取得手段は、ＥＧＲ弁が閉弁した期間中の内燃機関の負荷と回転数との積算値に基いて、弁間通路内の圧力を推定することができる。これにより、圧力センサ等を使用しなくてもよいので、システムの構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２による制御の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態３による制御の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態４による制御の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御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】
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えており、エンジン１０には、＃１気筒から＃４気筒までの４気筒が搭載されている。なお、本実施の形態では、４気筒エンジンを例示したが、本発明は、４気筒に限定されるものではなく、２気筒以上の任意の気筒数に適用されるものである。
【００２１】
エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１２を備えており、吸気通路１２には、エアクリーナ１４、インタークーラ１６、スロットルバルブ１８等が設けられている。スロットルバルブ１８は、電子制御式のバルブにより構成され、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する。また、吸気通路１２の下流側は、その一部を構成するインテークマニホールド２０を介して各気筒の吸気ポートに接続されている。
【００２２】
また、エンジン１０は、第１の気筒群（例えば、＃１気筒と＃４気筒）の排気ポートに接続された第１の排気通路２２Ａと、第２の気筒群（例えば、＃２気筒と＃３気筒）の排気ポートに接続された第２の排気通路２２Ｂと、これらの排気通路２２Ａ，２２Ｂが下流側で合流した共通排気通路２２Ｃとを備えている。上述した２つの気筒群は、排気干渉が生じない気筒同士をグループ化することにより構成されている。共通排気通路２２Ｃには、排気ガスを浄化する触媒２４等が設けられている。
【００２３】
また、エンジン１０には、ツインエントリ型の過給機（ツインエントリターボ）２６が搭載されている。過給機２６は、排気通路２２Ａの下流側に配置された第１のタービン２６Ａと、排気通路２２Ｂの下流側に配置された第２のタービン２６Ｂと、これらのタービン２６Ａ，２６Ｂに連結されたコンプレッサ２６Ｃとを備えている。タービン２６Ａ，２６Ｂは、排気通路２２Ａ，２２Ｂを流れる排気ガスの圧力により別々に駆動される。また、コンプレッサ２６Ｃは、吸気通路１２に配置されており、タービン２６Ａ，２６Ｂによって回転駆動されることにより吸入空気を過給する。また、排気通路２２Ａ，２２Ｂと共通排気通路２２Ｃとの間には、タービン２６Ａ，２６Ｂをバイパスして排気ガスを流通させるウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）２８が設けられている。
【００２４】
ここで、ツインエントリターボの効果について述べると、例えば単一の排気通路を流れる排気ガスにより作動するシングルエントリターボでは、個々の気筒で生じる排気脈動が気筒間の排気干渉により減衰される。これに対し、ツインエントリターボは、排気干渉が生じないようにグループ化された２つの気筒群の排気圧により、２つのタービン２６Ａ，２６Ｂを別々に駆動する。従って、ツインエントリターボによれば、個々の排気通路２２Ａ（２２Ｂ）内に生じる大きな排気脈動を利用して、タービン２６Ａ，２６Ｂを効率よく駆動することができ、ターボラグを減少させて過給応答性を高めることができる。
【００２５】
一方、エンジン１０は、タービン２６Ａの上流側で排気通路２２Ａに接続された第１のＥＧＲ通路３０Ａと、タービン２６Ｂの上流側で排気通路２２Ｂに接続された第２のＥＧＲ通路３０Ｂと、これらのＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂの下流側とインテークマニホールド２０との間に接続された共通ＥＧＲ通路３０Ｃとを備えている。共通ＥＧＲ通路３０Ｃは、ＥＧＲ通路３０Ａに流入する第１の気筒群の排気ガスと、ＥＧＲ通路３０Ｂに流入する第２の気筒群の排気ガスとをまとめて吸気通路１２に還流させる。また、共通ＥＧＲ通路３０Ｃには、吸気通路１２に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を浄化するＥＧＲ触媒３２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３４と、ＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲ弁３６とが設けられている。なお、以下の説明では、ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂと共通ＥＧＲ通路３０Ｃとを合わせたＥＧＲ通路全体を、全ＥＧＲ通路３０と表記するものとする。
【００２６】
ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂには、それぞれ第１，第２の逆止弁３８Ａ，３８Ｂが設けられている。これらの逆止弁３８Ａ，３８Ｂは、ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂ内で排気ガスが上流側（排気通路２２Ａ，２２Ｂ側）から下流側（共通ＥＧＲ通路３０Ｃ側）に流れるのを許し、排気ガスが下流側から上流側に逆流するのを規制する。これにより、逆止弁３８Ａ，３８Ｂは、２つの排気通路２２Ａ，２２Ｂが全ＥＧＲ通路３０を介して接続された状態において、第１，第２の気筒群の排気圧が相互に干渉するのを防止している。なお、全ＥＧＲ通路３０のうち図１中の点線で囲まれた部位は、逆止弁３８Ａ，３８ＢとＥＧＲ弁３６との間に位置する弁間通路３０Ｄとなっている。
【００２７】
本実施の形態のシステムは、空燃比センサ４０、圧力センサ４２等を含むセンサ系統と、エンジン１０及びこれを搭載した車両の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、空燃比センサ４０は、過給機２６の下流側、かつ触媒２４の上流側となる位置で共通排気通路２２Ｃに設けられており、全気筒の排気ガスが混ざり合う位置で排気空燃比を検出するものである。また、圧力センサ４２は、前記弁間通路３０Ｄ内の圧力を検出するもので、圧力取得手段を構成している。
【００２８】
また、センサ系統には、上記センサ４０，４２の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサが含まれている。その一例を挙げれば、クランク軸の回転を検出するクランク角センサ、吸入空気量を検出するエアフローセンサ、吸気圧（過給圧）を検出する吸気圧センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等である。これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルバルブ１８、ＷＧＶ２８、ＥＧＲ弁３６、各気筒の燃料噴射弁等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２９】
そして、ＥＣＵ５０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサの出力に基いてエンジン回転数及びクランク角を検出し、エアフローセンサにより吸入空気量を検出する。そして、吸入空気量、エンジン回転数等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期を決定し、燃料噴射弁を駆動する。また、ＥＣＵ５０は、一般的に公知な空燃比制御とＥＧＲ制御とを実行する。空燃比制御は、空燃比センサ４０の出力に基いて実際の空燃比を目標空燃比に制御するもので、この目標空燃比は、触媒２４やＥＧＲ触媒３２の排気浄化能が最大となる空燃比領域に設定される。また、ＥＧＲ制御は、エンジンの運転状態に基いてＥＧＲ弁３６を駆動し、ＥＧＲ量を適切に制御する。
【００３０】
［実施の形態１の動作］
次に、本実施の形態のシステム動作について説明する。エンジンの運転中には、第１，第２の気筒群から排気ガスがそれぞれ排出される。そして、第１の気筒群の排気ガスは、排気通路２２Ａを流通してタービン２６Ａを駆動し、その後に共通排気通路２２Ｃから外部に排出される。また、第２の気筒群の排気ガスは、排気通路２２Ｂを流通してタービン２６Ｂを駆動し、共通排気通路２２Ｃから外部に排出される。従って、過給機２６の作動時には、第１，第２の気筒群の排気圧によりタービン２６Ａ，２６Ｂを別々に駆動し、個々の気筒群の排気脈動を利用してコンプレッサ２６Ｃを効率よく駆動することができる。
【００３１】
また、過給機２６の作動時において、逆止弁３８Ａは、第２の排気通路２２Ｂ内の排気圧が全ＥＧＲ通路３０を介して第１の排気通路２２Ａ内に作用するのを規制する。また、逆止弁３８Ｂは、第１の排気通路２２Ａ内の排気圧が全ＥＧＲ通路３０を介して第２の排気通路２２Ｂ内に作用するのを規制する。従って、排気通路２２Ａ，２２Ｂの間に全ＥＧＲ通路３０を接続した状態でも、各気筒群の間で排気干渉が生じるのを防止することができ、ツインエントリターボの効果を安定的に発揮させることができる。
【００３２】
一方、ＥＧＲ制御に適した運転状態においては、ＥＣＵ５０によりＥＧＲ制御が実行され、運転状態に基いてＥＧＲ弁３６の開度が調整される。ＥＧＲ弁３６の開弁時には、排気通路２２Ａ，２２Ｂを流れる排気ガスの一部がそれぞれＥＧＲ通路３０Ａ，３０ＢにＥＧＲガスとして流入し、これらのＥＧＲガスは、共通ＥＧＲ通路３０Ｃによりまとめてインテークマニホールド２０に還流される。従って、本実施の形態では、ツインエントリターボの効果を損なうことなく、全気筒の排気ガスをＥＧＲガスとして用いることができる。これにより、仮に一部の気筒で燃料噴射弁の経時劣化等により空燃比ずれが生じた場合でも、この空燃比ずれがＥＧＲガスに与える影響を小さく抑えることができる。
【００３３】
従って、ＥＧＲ制御の実行時には、気筒間の空燃比ばらつきに影響されることなく、燃焼性を良好に保持することができる。また、上記構成によれば、気筒間の空燃比ばらつきが存在したとしても、空燃比制御により目標空燃比に制御された全体の排気ガスをＥＧＲガスとしてＥＧＲ触媒３２に供給することができる。従って、単一の空燃比センサ４０を用いたシステムにより、触媒２４とＥＧＲ触媒３２の両方を安定的に作動させることができ、例えばＥＧＲ触媒３２の上流側に他の空燃比センサ等を追加しなくてもよいので、システムを簡略化することができる。
【００３４】
また、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８Ｂは、排気ガスの流れ方向を正方向として、ＥＧＲ通路３０Ａ，３０Ｂ内に作用する排気脈動のうち正圧のみを共通ＥＧＲ通路３０Ｃ側に伝達し、負圧の伝達を遮断することができる。これにより、共通ＥＧＲ通路３０Ｃ側には、排気脈動のピーク圧を保持することができる。従って、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８ＢによりＥＧＲガスの圧力を上昇させ、ＥＧＲ量を増大させることができる。
【００３５】
実施の形態２．
次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１の構成（図１）を前提として、ＥＧＲ通路内の圧力が過大となるのを制御により防止するもので、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３６】
［実施の形態２の特徴］
実施の形態１の構成において、ＥＧＲ弁３６を閉弁した状態では、全ＥＧＲ通路３０の弁間通路３０Ｄ内の圧力が上昇し易くなる。即ち、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８Ｂは、前述したように、排気脈動の正圧のみを弁間通路３０Ｄ内に伝達するので、ＥＧＲ弁３６が閉弁していると、弁間通路３０Ｄ内の圧力は一方的に上昇する。特に、高負荷加速運転時には、ＥＧＲ制御が停止される上に、排気圧が比較的高くなるので、この運転が継続されると、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８Ｂの作用により弁間通路３０Ｄ内の圧力が過大となり、弁間通路３０Ｄを構成する配管の耐久性が低下するという問題がある。
【００３７】
このため、本実施の形態では、ＥＧＲ弁３６の閉弁中に弁間通路３０Ｄ内の圧力が所定の上限判定値Ｐmax以上となった場合に、ＥＧＲ制御を停止する運転領域であっても、ＥＧＲ弁３６を強制的に開弁させる構成としている。ここで、上限判定値Ｐmaxは、例えば弁間通路３０Ｄを構成する配管の耐圧に基いて設定されるもので、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。以下、図２を参照して、本実施の形態の制御について説明する。図２は、本発明の実施の形態２による制御の動作を示すタイミングチャートである。なお、図２を含めて、以下の説明では、弁間通路３０Ｄ内の圧力のことを、場合によって配管圧力と表記するものとする。
【００３８】
図２に示すように、ＥＧＲ弁３６を全閉してＥＧＲ制御を停止した場合には、配管圧力が徐々に上昇する。そして、ＥＣＵ５０は、圧力センサ４２により配管圧力を検出し、配管圧力が上限判定値Ｐmax以上となった時点で、ＥＧＲ弁３６を開弁する。このとき、本来ならＥＧＲ制御を停止すべき運転状態である場合には、ＥＧＲ弁３６の開度を配管圧力の解放に必要な最小限の開度に制御する。また、例えば高負荷加速運転時のように、エンジントルクを出来るだけ大きくしたい状況では、上記制御によりＥＧＲ弁３６を開弁することで、トルクが低下するのを回避したい場合がある。この場合には、ＥＧＲ弁３６の開弁時に、トルクの低下を補償する制御を実行する。具体的に述べると、例えば図２に示すように、ＷＧＶ２８の開度を減少させ、過給圧の上昇によりトルクを増大させる。また、他の方法としては、スロットルバルブ１８の開度を大きくし、これによりトルクを増大させてもよい。
【００３９】
上述したように、本実施の形態によれば、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８Ｂの作用により弁間通路３０Ｄ内の圧力が過大になる場合には、ＥＧＲ弁３６を開弁して圧力を逃がすことができる。従って、実施の形態１の作用効果に加えて、弁間通路３０Ｄを構成する配管等の耐久性を向上させることができる。
【００４０】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図３は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行される。図３に示すルーチンでは、まず、ＥＧＲ弁３６が閉弁しているか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、そのまま制御を終了する（ステップ１００）。また、ステップ１００の判定が成立した場合には、弁間通路３０Ｄが下流側で閉塞された状態となっているので、圧力センサ４２の出力に基いて配管圧力を取得（検出）する（ステップ１０２）。
【００４１】
そして、配管圧力の検出値が上限判定値Ｐmax以上であるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、そのまま制御を終了する（ステップ１０４）。ステップ１０４の判定が成立した場合には、配管圧力が過度に上昇しているので、ＥＧＲ弁３６を開弁する（ステップ１０６）。そして、ＷＧＶ２８の開度を減少させるか、またはスロットルバルブ１８の開度を大きくすることにより、ＥＧＲ弁３６の開弁によるトルクの低下を補償するための制御を実行する（ステップ１０８）。
【００４２】
なお、前記実施の形態２では、図３中のステップ１０４，１０６が請求項２における高圧時開弁制御手段の具体例を示している。また、実施の形態１では、圧力センサ４２を圧力取得手段として用いる構成としたが、本発明はこれに限らず、図３中のステップ１０２では、エンジンの運転状態に基いて弁間通路３０Ｄ内の圧力を算出し、この算出処理により圧力取得手段を構成してもよい。なお、弁間通路３０Ｄ内の圧力の具体的な算出方法については、実施の形態４で説明する。
【００４３】
実施の形態３．
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１の構成（図１）を前提として、ＥＧＲ弁を閉弁状態から開弁させる場合に、開弁直後の過渡時にＥＧＲ量が増大するのを防止するもので、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
［実施の形態３の特徴］
ＥＧＲ弁３６の閉弁時には、前記実施の形態２で説明したように、逆止弁３８Ａ，逆止弁３８Ｂの作用により弁間通路３０Ｄ内の圧力（配管圧力）が比較的高い状態となる。この状態からＥＧＲ制御を再開する場合には、ＥＧＲ弁３６を全閉位置から定常時の目標ＥＧＲ量（目標ＥＧＲ率）に対応する開度まで一気に開弁させると、高い配管圧力によってＥＧＲ量が過渡的に増大（オーバーシュート）し、失火等が生じるという問題がある。
【００４５】
このため、本実施の形態では、過渡時開度抑制制御を実行する構成としている。過渡時開度抑制制御は、ＥＧＲ弁３６を閉弁状態から開弁させる場合に、当該ＥＧＲ弁３６が開弁した直後の過渡時の開度を定常時の開度に対して抑制するものである。また、定常時の開度とは、前述した定常時の目標ＥＧＲ量や目標ＥＧＲ率に対応する開度である。以下、図４を参照して、過渡時開度抑制制御の一例について説明する。図４は、本発明の実施の形態３による制御の動作を示すタイミングチャートである。
【００４６】
図４に示すように、ＥＧＲ弁３６を全閉してＥＧＲ制御を停止した場合には、配管圧力が徐々に上昇する。特に、高負荷加速時には、配管圧力が高くなり易い。そして、ある時点でＥＧＲ制御を再開するために、ＥＧＲ弁を開弁させると、図４中に点線で示す比較例のように、ＥＧＲ量が過渡的な増大することによりＥＧＲ率が過剰となる。これに対し、過渡時開度抑制制御では、図４中に実線で示すように、配管圧力に応じてＥＧＲ弁３６の過渡時の開度の絞り量を制御する。
【００４７】
具体的に述べると、ＥＧＲ弁３６の開弁直後には、配管圧力が最も高いので、開度の絞り量（抑制量）を大きく設定し、ＥＧＲ弁３６の開度を定常時の開度に対して大きく減少させる。そして、ＥＧＲ弁３６が開弁することにより、配管圧力が徐々に低下するにつれて、各時点での配管圧力に応じて開度の絞り量を徐々に減少させていく。これにより、ＥＧＲ弁３６の開度は、配管圧力が定常時の圧力に漸近するにつれて、徐々に定常時の開度に近くなり、最終的な定常状態では、定常時の開度に制御される。
【００４８】
上記制御によれば、ＥＧＲ弁３６が開弁した直後には、過渡時の高い配管圧力に応じてＥＧＲ弁３６の開度を適度に絞ることができる。これにより、図４中に示すように、ＥＧＲ弁３６の開弁直後に生じるＥＧＲ量（ＥＧＲ率）のオーバーシュートを防止することができ、これを原因とする失火等を回避することができる。また、ＥＧＲ弁３６の開度を、配管圧力に応じてフィードバック制御することができるので、ＥＧＲ弁３６の開弁直後から定常状態に達するまでＥＧＲ量を目標値に安定的に合わせることができる。
【００４９】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図５は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図５に示すルーチンでは、まず、ＥＧＲ運転を停止状態から再開するタイミングであるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、そのまま制御を終了する（ステップ２００）。また、ステップ２００の判定が成立した場合には、圧力センサ４２の出力に基いて配管圧力を取得し（ステップ２０２）、配管圧力が定常値（定常時の圧力値）となっているか否かを判定する（ステップ２０４）。この判定が成立した場合には、そのまま制御を終了する。
【００５０】
一方、ステップ２０４の判定が不成立の場合には、配管圧力に基いてＥＧＲ弁３６の開度を算出し、この算出結果に基いてＥＧＲ弁３６を開弁させる（ステップ２０６）。これにより、ＥＧＲ弁３６の開度は、配管圧力に基いて制御（抑制）される。そして、ステップ２０２に戻り、ＥＧＲ弁３６の開度を変化させた後の配管圧力を検出する。従って、配管圧力が定常値に到達するまでは、ステップ２０２〜２０６の処理が繰返し実行されることになる。そして、最終的には、ステップ２０４の判定が成立し、ＥＧＲ弁３６の開度が定常時の開度に設定される。
【００５１】
なお、前記実施の形態３では、図４に示すタイミングチャート及び図５中に示すステップ２０６が請求項３，４における過渡時開度抑制手段の具体例を示している。また、実施の形態３では、過渡時開度抑制制御について説明したが、本発明では、過渡時開度抑制制御を、実施の形態２で述べた閉弁中の制御と組合わせる構成としてもよい。
【００５２】
実施の形態４．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態３と異なる過渡時開度抑制制御の一例を示すものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５３】
［実施の形態４の特徴］
本実施の形態では、まず、弁間通路３０Ｄ内の圧力（配管圧力）と目標ＥＧＲ率とに基いて、ＥＧＲ弁３６の過渡時の開度の初期絞り量と、絞り量の減衰量とを算出する。そして、過渡時の開度の絞り量を、前記減衰量に応じた速度で初期絞り量から徐々に減衰させる構成としている。以下、図６を参照して、上述した過渡時開度抑制制御について説明する。図６は、本発明の実施の形態４による制御の動作を示すタイミングチャートである。
【００５４】
本実施の形態では、図６に示すように、まず、ＥＧＲ弁３６が閉弁した期間中のエンジンの負荷と回転数との積算値に基いて配管圧力を推定する。次に、配管圧力と目標ＥＧＲ率とに基いて、ＥＧＲ弁３６の過渡時の開度の初期絞り量と、絞り量の減衰量とを算出する。ここで、目標ＥＧＲ率は、ＥＧＲ量と吸入空気量との比率の目標値であり、一般的に公知なＥＧＲ制御によりエンジンの運転状態に基いて設定されるものである。
【００５５】
また、初期絞り量は、ＥＧＲ弁３６を開弁した時点での開度と定常時の開度との差分に相当している。また、絞り量の減衰量は、ＥＧＲ弁３６の開度が開弁時点での開度から定常時の開度へと徐々に増加するときの速度（図６中に示す開度の特性線の傾き）に相当している。また、初期絞り量及び減衰量の設定方法について、具体的な例を挙げると、初期絞り量は、配管圧力が高いほど、また、目標ＥＧＲ率が低いほど、大きな値に設定される。一方、減衰量は、初期絞り量が大きいほど、また、目標ＥＧＲ率が高いほど、大きな値に設定される。
【００５６】
ＥＧＲ弁３６を開弁させた後には、上記の初期絞り量と減衰量とに基いて絞り量を算出する処理を一定の演算周期で実行し、各時点での絞り量を算出する。そして、絞り量の算出結果に基いてＥＧＲ弁３６の目標開度を算出し、実際の開度を目標開度に制御する（ＥＧＲ弁絞り制御）。これにより、ＥＧＲ弁３６の開度は、開弁直後に最も絞られた状態となり、配管圧力が定常時の圧力に漸近するにつれて、定常時の開度に向けて徐々に増加していく。そして、最終的な定常状態では、定常時の開度に制御される。
【００５７】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態３とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＥＧＲ弁３６の閉弁中の運転状態に基いて配管圧力を推定するので、圧力センサ４２を不要とすることができ、システムの構成を簡略化することができる。
【００５８】
［実施の形態４を実現するための具体的な処理］
図７は、本発明の実施の形態４において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図７に示すルーチンでは、まず、ＥＧＲ運転を停止状態から再開するタイミングであるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、そのまま制御を終了する（ステップ３００）。また、ステップ３００の判定が成立した場合には、前述したように、ＥＧＲ弁３６が閉弁した期間中のエンジンの負荷と回転数との積算値に基いて配管圧力を推定する（ステップ３０２）。そして、配管圧力と目標ＥＧＲ率とに基いて、ＥＧＲ弁３６の開度の初期絞り量と、絞り量の減衰量とを算出する（ステップ３０４）。
【００５９】
次に、上述した初期絞り量と減衰量とに基づいて前述のＥＧＲ弁絞り制御を実行し、ＥＧＲ弁３６の開度を制御する（ステップ３０６）。そして、制御を終了するタイミングが到来したか否かを判定し、この判定が成立するまでステップ３０６，３０８の処理を繰返し実行する（ステップ３０８）。具体的に述べると、ステップ３０８では、例えばＥＧＲ弁３６の開度が定常時の開度に到達したか否か、または、配管圧力が定常時の圧力に到達したか否か等を判定する。そして、最終的には、ステップ３０８の判定が成立し、ＥＧＲ弁３６の開度が定常時の開度に設定される。
【００６０】
なお、前記実施の形態４では、図６に示すタイミングチャート及び図７中に示すステップ３０４，３０６が請求項３，４，５における過渡時開度抑制手段の具体例を示している。また、実施の形態４では、過渡時開度抑制制御について説明したが、本発明では、過渡時開度抑制制御を、実施の形態２で述べた閉弁中の制御と組合わせてもよい。さらに、実施の形態４では、配管圧力を推定する構成としたが、本発明はこれに限らず、実施の形態４の制御において、圧力センサ４２により配管圧力を検出する構成としてもよい。
【００６１】
また、実施の形態では、４気筒のエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、多気筒型の内燃機関であれば、３気筒以下または５気筒以上の内燃機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  吸気通路
１４  エアクリーナ
１６  インタークーラ
１８  スロットルバルブ
２０  インテークマニホールド（吸気通路）
２２Ａ，２２Ｂ  第１，第２の排気通路
２２Ｃ  共通排気通路
２４  触媒
２６  過給機
２６Ａ，２６Ｂ  第１，第２のタービン
２６Ｃ  コンプレッサ
２８  ウェイストゲートバルブ
３０Ａ，３０Ｂ  第１，第２のＥＧＲ通路
３０Ｃ  共通ＥＧＲ通路
３０Ｄ  弁間通路
３２  ＥＧＲ触媒
３４  ＥＧＲクーラ
３６  ＥＧＲ弁
３８Ａ，３８Ｂ  第１，第２の逆止弁
４０  空燃比センサ
４２  圧力センサ（圧力取得手段）
５０  ＥＣＵ
【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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【図７】
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