(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＧＲ装置を備える過給機付き内燃機関において、ＥＧＲガスの還流を伴う状態から減速する場合に、ＥＧＲ過多による燃焼性の悪化を抑制する。【解決手段】ターボ過給機１４のタービン１４２よりも下流側の排気通路１２とコンプレッサ下流側吸気通路１０２とを接続するＥＧＲ通路３０と、ＥＧＲ通路３０に配置されたＥＧＲ弁３２と、ＥＧＲ通路３０のＥＧＲ弁３２の吸気側から分岐しコンプレッサ上流側吸気通路１０１に接続されるＥＧＲバイパス通路３６と、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の吸気側の連通先を、下流側吸気通路１０２と上流側吸気通路１０１との間で選択可能な流路切替弁３８，４０と、を備え、エンジンの減速時にＥＧＲ弁３２を閉弁する場合に、流路切替弁３８，４０を制御して、ＥＧＲ弁３２の吸気側の連通先を下流側吸気通路１０２から上流側吸気通路１０１へと切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に配置されたコンプレッサと、排気通路に配置されたタービンとを有するターボ過給機と、
前記タービンよりも下流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路であるコンプレッサ下流側吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲ弁の吸気側から分岐し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路であるコンプレッサ上流側吸気通路に接続されるＥＧＲバイパス通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の吸気側の連通先を、前記コンプレッサ下流側吸気通路と前記コンプレッサ上流側吸気通路との間で選択可能な流路切替手段と、
内燃機関の減速時に前記ＥＧＲ弁を閉弁する場合に、前記連通先が前記コンプレッサ下流側吸気通路から前記コンプレッサ上流側吸気通路へと切り替わるように、前記流路切替手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００８−３８７６７号公報には、過給機付きエンジンにおいて、タービン下流側からＥＧＲガスを吸気通路の吸気マニホールドに還流するＥＧＲ装置を備えたものが開示されている。このような低圧のタービン下流側からＥＧＲガスを還流させる装置は、ＬＰＬ（Low-Pressure Loop）−ＥＧＲ装置と呼ばれている。ＬＰＲ−ＥＧＲ装置によれば、減速後の過給応答性の低下を抑制したＥＧＲが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３８７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置は、タービン下流の排気を還流させるため、ＥＧＲ通路の配管容積が大きいという潜在的な課題を有している。このため、上述した従来の装置では、ＥＧＲガスの還流領域で加減速要求を受けてＥＧＲ弁を閉じたとしても、ＥＧＲ通路の残留している配管容積分のＥＧＲガスが吸気マニホールドへ還流されてしまい、ＥＧＲ過多による燃焼性の悪化が懸念される。
【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装置を備える過給機付き内燃機関において、ＥＧＲガスの還流を伴う状態から減速する場合に、ＥＧＲ過多による燃焼性の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御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、内燃機関の制御装置において、
吸気通路に配置されたコンプレッサと、排気通路に配置されたタービンとを有するターボ過給機と、
前記タービンよりも下流側の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の前記吸気通路であるコンプレッサ下流側吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲ弁の下流側から分岐し、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路であるコンプレッサ上流側吸気通路に接続されるＥＧＲバイパス通路と、
前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲ弁の吸気側の連通先を、前記コンプレッサ下流側吸気通路と前記コンプレッサ上流側吸気通路との間で選択可能な流路切替手段と、
内燃機関の減速時に前記ＥＧＲ弁を閉弁する場合に、前記連通先が前記コンプレッサ下流側吸気通路から前記コンプレッサ上流側吸気通路へと切り替わるように、前記流路切替手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、減速時にＥＧＲ弁を閉弁する場合に、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁の吸気側の連通先が、コンプレッサ下流側吸気通路からコンプレッサ上流側吸気通路へと切り替わるように、流路切替手段が制御される。このような動作によれば、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲ弁の吸気側に残留しているＥＧＲガスがコンプレッサ下流側吸気通路へ還流されることが回避されるとともに、この残留しているＥＧＲガスが、より輸送遅れの大きいコンプレッサ上流側吸気通路へと還流される。これにより、ＥＧＲ弁の閉弁時に急激にＥＧＲ過多となる事態を抑制することができるので、燃焼性の悪化による失火等の発生を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の制御装置により実行される過渡エンジン制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２の制御装置により実行される過渡エンジン制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３の制御装置により実行される過渡エンジン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】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１０】
図１は、実施の形態１において、本発明の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。このエンジンシステムに備えられる内燃機関は、ターボ過給機付きのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）である。エンジン本体２には４つの気筒が直列に備えられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン本体２には吸気マニホールド４と排気マニホールド６が取り付けられている。
【００１１】
吸気マニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた新気が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機１４のコンプレッサ１４１が取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサ１４１の下流にはインタークーラ２２が備えられ、その下流にはスロットル弁２４が設けられている。なお、以下の説明では、コンプレッサ１４１の上流側の吸気通路１０を「コンプレッサ上流側吸気通路１０１」とも称し、コンプレッサ１４１の下流側の吸気通路１０を「コンプレッサ下流側吸気通路１０２」とも称することとする。
【００１２】
排気マニホールド６にはエンジン本体２から出た排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機１４のタービン１４２が取り付けられている。排気通路１２においてタービン１４２の下流には三元触媒としてのＳ／Ｃ４２とＵ／Ｆ４４とが設けられている。
【００１３】
本エンジンシステムは、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＬＰＬ−ＥＧＲ装置を備えている。このＥＧＲ装置は、コンプレッサ下流側吸気通路１０２におけるスロットル弁２４の下流の位置と排気通路１２におけるタービン１４２の下流の位置とをＥＧＲ通路３０によって接続している。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３２が設けられている。ＥＧＲ通路３０においてＥＧＲ弁３２の排気側にはＥＧＲクーラ３４が備えられている。
【００１４】
また、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路３０おけるＥＧＲ弁３２の吸気側の位置とコンプレッサ上流側吸気通路１０１とをＥＧＲバイパス通路３６によって接続している。ＥＧＲ通路３０におけるコンプレッサ下流側吸気通路１０２との接続部には流路切替弁３８が設けられている。また、ＥＧＲバイパス通路３６おけるＥＧＲ通路３０との接続部には流路切替弁４０が設けられている。
【００１５】
本エンジンシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。ＥＣＵ５０は、エンジンシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ５０は、本エンジンシステムが備える各種センサの信号を取り込み処理する。センサはエンジンシステムの各所に取り付けられている。例えば、吸気通路１０におけるスロットル弁２４の下流には過給圧センサ５４が取り付けられている。また、クランク軸の回転を検出する回転数センサ５２、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセルペダル開度センサ５６、吸入空気量Ｇａに応じた信号を出力するエアフローメータ５８、エアクリーナ２０内の圧力Ｐａｃ及び温度Ｔａｃを検出するための圧力センサ６０及び温度センサ６２なども取り付けられている。ＥＣＵ５０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ＥＣＵ５０によって操作されるアクチュエータには、インジェクタ８、スロットル弁２４、ＥＧＲ弁３２、流路切替弁３８，４０などが含まれている。なお、ＥＣＵ５０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
【００１６】
本実施の形態においてＥＣＵ５０により実行されるエンジン制御にはＥＧＲ制御が含まれる。ＥＧＲ制御では、ＥＧＲ率に影響するスロットル弁２４、ＥＧＲ弁３２及び流路切替弁３８，４０の各操作量が協調制御される。ＥＧＲ制御は、詳しくは、定常状態で実行される定常ＥＧＲ制御と、過渡状態で実行される過渡ＥＧＲ制御とからなる。本実施の形態で実行されるエンジン制御は、過渡ＥＧＲ制御、より詳しくは、定常状態から減速する場合の過渡ＥＧＲ制御の方法に特徴を有している。以下、本実施の形態で実行される過渡エンジン制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
図２のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御のためのルーチンを示している。このルーチンのステップＳ２では、イグニッション（ＩＧ）がオンにされたかどうか判定される。イグニッションがオンにされるまでは本ステップにて待機状態となり、イグニッションがオンにされたら次のステップＳ４に進む。
【００１８】
ステップＳ４では、アクセルペダル開度センサ５６の信号から計算されたアクセルペダル開度の勾配、すなわち、時間微分値Ｐｓが取得される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓは運転者が車両の減速を開始したかどうかを判断するための情報として用いられる。
【００１９】
次のステップＳ６では、ステップＳ４で取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の開始基準値を上回ったかどうかによって、過渡ＥＧＲ制御の実行条件が満たされたかどうか判定される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値以下である間は、ステップＳ２からＳ６までの工程が繰り返し実施されることで、過渡制御の実行は保留される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回った時点で過渡エンジン制御が開始され、次のステップＳ８からＳ２４までの工程の処理が順に実行される。
【００２０】
ステップＳ８では、流路切替弁３８が閉弁（全閉）される。また、ステップＳ１０では、ＥＧＲ弁３２が閉弁される。そして、ステップＳ１２では、流路切替弁４０が開弁（全開）される。ステップＳ８からＳ１２までの処理により、ＥＧＲ通路３０がＥＧＲ弁３２によって遮断されるとともに、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の吸気側の連通先がコンプレッサ下流側吸気通路１０２からコンプレッサ上流側吸気通路１０１へと切り替えられる。ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の吸気側に残留していたＥＧＲガスは、ＥＧＲバイパス通路３６を介してコンプレッサ上流側吸気通路１０１へと還流される。
【００２１】
ステップＳ１４では、ＥＧＲガス温度が取得される。そして、次のステップＳ１６では、ステップＳ１４で取得されたＥＧＲガス温度とエアクリーナ２０内のガス温度Ｔａｃとの差分が所定の基準値を下回ったかどうかによって、ＥＧＲ制御の定常条件が満たされたかどうか、すなわち、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の吸気側に残留していたＥＧＲガスがすべて還流されたかどうかが判定される。その結果、差分値が基準値以上である間は、ステップＳ１４からＳ１６までの工程が繰り返し実施されることで、その後の処理が保留される。
【００２２】
差分値が基準値を下回った時点で次のステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、流路切替弁４０が閉弁（全閉）される。そして、ステップＳ２０では、流路切替弁３８が開弁（全開）される。
【００２３】
ステップＳ２２では、アクセルペダル開度センサ５６の信号から計算されたアクセルペダル開度の勾配、すなわち、時間微分値Ｐｓが取得される。そして、取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の終了基準値を下回ったかどうかによって、過渡エンジン制御の終了条件が満たされたかどうか、すなわち、運転者が車両の減速を終了したかどうかが判断される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値以上である間は、ステップＳ２２の工程が繰り返し実施されることで、過渡エンジン制御の終了は保留される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値を下回った時点で過渡エンジン制御が終了され、次のステップＳ２４においてＥＧＲ弁３２が開弁される。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、このように車両の加減速時にＥＧＲ弁３２を閉弁するとともに、ＥＧＲ通路３０におけるＥＧＲ弁３２の吸気側に残留したＥＧＲガスを、ＥＧＲバイパス通路３６を介してコンプレッサ上流側吸気通路１０１から還流する。これにより、車両の加減速直後の過渡状態においてＥＧＲ率が急上昇して燃焼状態が悪化することを抑制することができる。
【００２５】
ところで、上述した実施の形態１の装置では、流路切替弁３８，４０を用いて、ＥＧＲ通路３０の吸気側の連通先を切り替えることとした。しかしながら、当該連通先を切替可能な構成はこれに限られない。すなわち、流路切替弁３８，４０に替えてＥＧＲ通路３０とＥＧＲバイパス通路３６との接続部に三方弁を設置し、ＥＧＲ弁３２の吸気側の連通先を切り替えることとしてもよい。
【００２６】
尚、上述した実施の形態では、流路切替弁３８，４０が第１の発明における「流路切替手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ２からＳ１２の処理を実行することにより、第１の発明の「制御手段」が実現されている。
【００２７】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００２８】
図３は、実施の形態２において、本発明の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。この図に示すエンジンシステムは、ＥＧＲバイパス通路３６及び流路切替弁３８，４０を備えていない点を除き、図１に示すエンジンシステムと同様の構成を備えている。本発明の実施の形態２は、ＥＣＵ５０により実行される過渡ＥＧＲ制御において、車両の減速時に減筒運転を行うことに特徴がある。以下、本実施の形態で実行される過渡ＥＧＲ制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図４のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行される過渡ＥＧＲ制御のためのルーチンを示している。このルーチンは、前述の図２に示す過渡ＥＧＲ制御のルーチンと同内容の処理を含んでいる。図４のフローチャートでは、図２に示す過渡ＥＧＲ制御と同一の処理を行う工程については、当該ルーチンにおいて付されているステップ番号と同一のステップ番号を付している。
【００３０】
図４に示すルーチンのＳ６では、ステップＳ４で取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回ったか否かによって、過渡ＥＧＲ制御の実行条件が満たされたかどうかが判定される。そして、アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回った時点で過渡ＥＧＲ制御が開始され、次のステップＳ３０からＳ４８までの工程の処理が順に実行される。
【００３１】
ステップＳ３０では、回転数センサ５２の信号から計算されたエンジン回転数ＮＥが取得されるとともに、エアフローメータ５８の信号から計算された吸入空気量Ｇａ及びＥＧＲ弁３２の開度であるＥＧＲ弁開度θEGRが取得される。そして、ステップＳ３２では、上記ステップＳ３０にて取得されたエンジン回転数ＮＥ、吸入空気量Ｇａ及びＥＧＲ弁開度θEGRの三次元マップを用いてＥＧＲ流量Ｇｅが算出される。
【００３２】
次に、ステップＳ３４では、次式（１）を用いて、総気筒数Ｎのエンジンにおいて気筒数Ｎｓの減筒運転を行う場合の目標負荷率Ｇａｔが算出される。
【数１】
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【００３３】
ステップＳ３６では、過給圧センサ５４の信号から計算された吸気管内圧力Ｐｍ、エアクリーナ２０内に設けられた圧力センサ６０及び温度センサ６２の信号から計算されたエアクリーナ内圧力Ｐａｃ及びエアクリーナ内温度Ｔａｃが取得される。そして、ステップＳ３８では、次式（２）を用いて、上記ステップＳ３４において算出された目標負荷率Ｇａｔを達成するための目標スロットル開度ＴＡｔが算出される。なお、次式（２）におけるＡｔはスロットルの断面積であり、μは流路係数である。
【数２】
2015178778.tif 000004
【００３４】
次に、ステップＳ４０では、減筒処理が実行される。ここでは、具体的には、スロットル開度が上記ステップＳ３８の処理で算出された目標スロットル開度ＴＡｔに制御されるとともに、特定気筒の燃料噴射が停止される。次に、ステップＳ４２では、吸気管内圧力Ｐｍが再度取得される。そして、次のステップＳ４２では、吸気管内圧力Ｐｍの履歴から吸気管内圧力Ｐｍの時間微分値が算出される。そして、次のステップＳ４４では、算出された時間微分値が予め設定した閾値を下回ったかどうかによって、定常状態であるかどうかが判断される。吸気管内圧力Ｐｍの時間微分値が閾値以上である間は、ステップＳ４２の工程が繰り返し実施されることで、その後の工程は保留される。吸気管内圧力Ｐｍの時間微分値が閾値を下回った時点で減筒運転において定常状態になったと判断されて、次の工程へと移行する。
【００３５】
次のステップＳ４６では、車両の減速処理が実施される。ここでは、より詳しくは、アクセルペダル開度、エンジン回転数等に応じて、スロットル弁２４の閉弁、点火時期の遅角、燃料噴射のカット、或いはＥＧＲ弁３２の閉弁等を行うことにより、エンジンが減速される。次のステップＳ４８では、アクセルペダル開度センサ５６の信号から計算されたアクセルペダル開度の勾配、すなわち、時間微分値Ｐｓが取得される。そして、取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の終了基準値を下回ったかどうかによって、減速処理の終了条件が満たされたかどうか、すなわち、運転者が車両の減速を終了したかどうかが判断される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値以上である間は、ステップＳ４６の工程が繰り返し実施されることで、減速処理の終了は保留される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値を下回った時点で減速処理が終了される。
【００３６】
ＥＣＵ５０は、このように減筒処理を行った上で車両の減速処理を行う。これにより、車両の減速直後の過渡状態においてＥＧＲ率が急上昇して燃焼状態が悪化することを抑制することができる。
【００３７】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。
【００３８】
本発明の実施の形態３は、空気量のバルブリフトまたはバルブオーバーラップを調整して空気量制御を行うことが可能なエンジンに適用可能な制御である。実施の形態３は、ＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御において、減速直後の空気量調整をバルブリフトまたはバルブオーバーラップで実施することに特徴がある。以下、本実施の形態で実行される過渡エンジン制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
図５のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御のためのルーチンを示している。このルーチンは、前述の図４に示す過渡エンジン制御のルーチンと同内容の処理を含んでいる。図５のフローチャートでは、図４に示す過渡エンジン制御と同一の処理を行う工程については、当該ルーチンにおいて付されているステップ番号と同一のステップ番号を付している。
【００４０】
図５に示すルーチンのステップＳ３６の処理が行われると、次のステップＳ５０では、上記ステップＳ３４において算出された目標負荷率Ｇａｔを達成するための目標バルブリフトＬｔ又は目標バルブオーバーラップＯＬｔが算出される。次に、ステップＳ４０では、減筒処理が実行される。次に、ステップＳ４２では、吸気管内圧力Ｐｍが再度取得される。そして、次のステップＳ４４では、吸気管内圧力Ｐｍの時間微分値が予め設定した閾値を下回ったかどうかによって、定常状態であるかどうかが判断される。
【００４１】
次のステップＳ５２では、車両の減速処理が実施される。ここでは、より詳しくは、アクセルペダル開度、エンジン回転数等に応じて、バルブリフトを小さくする又はバルブオーバーラップを大きくすることにより、エンジンが減速される。次のステップＳ４８では、減速処理の終了条件が満たされたかどうか、すなわち、運転者が車両の減速を終了したかどうかが判断される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値以上である間は、ステップＳ５２の工程が繰り返し実施されることで、減速処理の終了は保留される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が終了基準値を下回った時点で減速処理が終了される。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、このように減筒処理を行った上で車両の減速処理を行う。これにより、車両の減速直後の過渡状態においてＥＧＲ率が急上昇して燃焼状態が悪化することを抑制することができる。この際、ＥＣＵ５０は、バルブリフト又はバルブオーバーラップを制御することによって減速処理を行う。これにより、車両の減速直後の過渡状態において速やかに空気量調整を行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
２  エンジン本体
４  吸気マニホールド
６  排気マニホールド
８  インジェクタ
１０  吸気通路
１０１  コンプレッサ上流側吸気通路
１０２  コンプレッサ下流側吸気通路
１２  排気通路
１４  ターボ過給機
１４１  コンプレッサ
１４２  タービン
２０  エアクリーナ
２２  インタークーラ
２４  スロットル弁
３０  ＥＧＲ通路
３２  ＥＧＲ弁
３４  ＥＧＲクーラ
３６  ＥＧＲバイパス通路
３８，４０  流路切替弁
４２  三元触媒（Ｓ／Ｃ）
４４  三元触媒（Ｕ／Ｆ）
５０  ＥＣＵ
５２  回転数センサ
５４  過給圧センサ
５６  アクセルペダル開度センサ
５８  エアフローメータ
６０  圧力センサ
６２  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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