(57)【要約】【課題】内燃機関が停止するまでに効率的な掃気を行い、燃焼室やＥＧＲ通路に酸性の凝縮水が発生することを抑制可能な内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】本発明の制御システム２０は、吸気通路３に設けられた電動コンプレッサ７と、吸気通路３の電動コンプレッサ７より下流側の区間３ｂと排気通路４とを接続し、排気通路４に含まれる排気マニホールド４ｃへ排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３に含まれる吸気マニホールド３ｄに還流させる高圧ＥＧＲ通路１５と、高圧ＥＧＲ通路１５に設けられた高圧ＥＧＲ弁１８とを備えた内燃機関１Ａに適用される。ＥＣＵ２１は、内燃機関１Ａ停止の指示があった場合に、吸気マニホールド３ｄの圧力が排気マニホールド４ｃの圧力よりも高くなるように、高圧ＥＧＲ弁１８を開けるとともに電動コンプレッサ７を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられた電動過給機と、
前記吸気通路の前記電動過給機より下流側の区間と排気通路とを接続し、前記排気通路に含まれる排気マニホールドへ排出された排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気通路に含まれる吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
内燃機関停止の指示があった場合に、前記吸気マニホールドの圧力が前記排気マニホールドの圧力よりも高くなるように、前記ＥＧＲ弁を開けるとともに前記電動過給機を作動させる制御手段を備えている内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気通路に電動過給機が設けられ、吸気通路のその電動過給機より下流側の区間と排気通路とがＥＧＲ通路で接続されている内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路にターボチャージャのコンプレッサが設けられ、そのコンプレッサの下流側に電動過給機が設けられ、吸気通路と排気通路とがＥＧＲ通路で接続されている内燃機関が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の内燃機関において、内燃機関が停止すると、燃焼室やＥＧＲ通路内に残存した排気の影響で酸性の凝縮水が発生し、周辺の部品を腐食させるおそれがある。そのため、内燃機関が停止するまでに掃気を行って燃焼室やＥＧＲ通路内に排気がない状態にしておく必要がある。しかしながら、特許文献１の内燃機関では、内燃機関停止の指示があった場合に、シリンダによるポンピング、ターボチャージャ、触媒、マフラーなどにより排気マニホールドの圧力が吸気マニホールドの圧力よりも高くなるため、通常のＥＧＲの流れに沿って掃気を行うことになる。そうすると、排気の一部が燃焼室を通過して再びＥＧＲ通路に戻される循環が発生するので、掃気の効率が悪く、内燃機関が停止するまでに掃気が完了しない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関が停止するまでに効率的な掃気を行い、燃焼室やＥＧＲ通路に酸性の凝縮水が発生することを抑制可能な内燃機関の制御システム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】
本発明の内燃機関の制御システムは、吸気通路に設けられた電動過給機と、前記吸気通路の前記電動過給機より下流側の区間と排気通路とを接続し、前記排気通路に含まれる排気マニホールドへ排出された排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気通路に含まれる吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関停止の指示があった場合に、前記吸気マニホールドの圧力が前記排気マニホールドの圧力よりも高くなるように、前記ＥＧＲ弁を開けるとともに前記電動過給機を作動させる制御手段を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御システムによれば、内燃機関停止の指示があった場合に、制御手段により電動過給機を作動させることで、吸気マニホールドの圧力が排気マニホールドの圧力より高くなるので、この圧力差により通常のＥＧＲと逆の流れに沿って掃気が行われる。また、掃気中に上記の循環が発生しないので、効率的な掃気を行うことができる。そのため、内燃機関が停止するまでに掃気が完了し、燃焼室やＥＧＲ通路に酸性の凝縮水が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一形態に係る制御システムが組み込まれた内燃機関の要部を概略的に示す図。
【図２】掃気制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図３】本発明が適用される他の形態に係る内燃機関の要部を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示したように、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１Ａは、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン１Ａは、４つの気筒２ａが設けられた機関本体２を備えている。各気筒２ａには、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。
【００１０】
吸気通路３には、上流側から順に、吸気を濾過するためのエアクリーナ５と、第１スロットル弁６と、電動コンプレッサ７と、ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ９と、第２スロットル弁１０とが設けられている。第１スロットル弁６及び第２スロットル弁１０は、いずれも吸気通路３を開閉可能な周知の弁である。電動コンプレッサ７は、吸気通路３に設けられたコンプレッサ７ａと、コンプレッサ７ａを駆動するための電動モータ７ｂとを備えている。電動コンプレッサ７は、電動モータ７ｂでコンプレッサ７ａを駆動することにより作動し、これにより過給を行う周知の装置である。ターボチャージャ８は、排気通路４に設けられたタービン８ｂを排気のエネルギで回転させてコンプレッサ８ａを駆動し、これにより過給を行う周知の過給機である。
【００１１】
また、吸気通路３には、バイパス通路１１が設けられている。バイパス通路１１は、電動コンプレッサ７を迂回して吸気を流すために設けられている。この図に示すようにバイパス通路１１は、吸気通路３における電動コンプレッサ７よりも上流側の区間３ａと電動コンプレッサ７より下流側の区間３ｂとを接続している。バイパス通路１１の一端は、区間３ａにおいて電動コンプレッサ７より上流側、かつ第１スロットル弁６より下流側の位置Ｐ１に接続されている。バイパス通路１１の他端は、区間３ｂにおいて電動コンプレッサ７より下流側、かつコンプレッサ８ａより上流側の位置Ｐ２に接続されている。バイパス通路１１には、バイパス通路１１を開閉可能なバイパス弁１２が設けられている。
【００１２】
排気通路４には、上流側から順に、ターボチャージャ８のタービン８ｂと、排気を浄化するための排気浄化装置１３とが設けられている。排気浄化装置１３としては、例えば排気中の粒子状物質を捕集する周知のパティキュレートフィルタが設けられる。
【００１３】
吸気通路３と排気通路４とは、低圧ＥＧＲ通路１４及び高圧ＥＧＲ通路１５にて接続されている。低圧ＥＧＲ通路１４は、排気通路４のうちタービン８ｂよりも下流側の区間４ｂと、吸気通路３のうち電動コンプレッサ７よりも上流側の区間３ａとを接続している。この図に示すように、低圧ＥＧＲ通路１４の一端は、排気通路４の区間４ｂにおいて排気浄化装置１３よりも下流側の位置Ｐ３に接続されている。低圧ＥＧＲ通路１４の他端は、吸気通路３の区間３ａにおいて電動コンプレッサ７より上流側、かつ第１スロットル弁６より下流側の位置Ｐ１に接続されている。そのため、この図に示すように第１スロットル弁６は、吸気通路３の区間３ａにおいてバイパス通路１１の接続位置Ｐ１より上流側であり、かつ低圧ＥＧＲ通路１４の接続位置Ｐ１よりも上流側の部分３ｃに設けられている。
【００１４】
低圧ＥＧＲ通路１４には、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ１６と、低圧ＥＧＲ弁１７とが設けられている。低圧ＥＧＲ弁１７は、低圧ＥＧＲ通路１４を開閉可能な周知の弁である。高圧ＥＧＲ通路１５は、排気通路４のうちタービン８ｂよりも上流側の区間４ａと、吸気通路３のうち電動コンプレッサ７よりも下流側の区間３ｂとを接続している。この図に示すように、高圧ＥＧＲ通路１５の一端は、排気通路４に含まれる排気マニホールド４ｃに接続されている。高圧ＥＧＲ通路１５の他端は、吸気通路３の区間３ｂにおいて第２スロットル弁１０よりも下流側、かつ吸気通路３に含まれる吸気マニホールド３ｄよりも上流側の位置Ｐ４に接続されている。これにより、高圧ＥＧＲ通路１５は、排気マニホールド４ｃへ排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールド３ｄに還流させることができる。高圧ＥＧＲ通路１５には、この高圧ＥＧＲ通路１５を開閉可能な高圧ＥＧＲ弁１８が設けられている。
【００１５】
エンジン１Ａには、制御システム２０が組み込まれている。制御システム２０は、電子制御装置（ＥＣＵ）２１を含んでいる。ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａに設けられている各種センサの出力信号に基づいてエンジン１Ａの運転状態を制御する周知の制御装置である。ＥＣＵ２１は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。ＥＣＵ２１は、例えば第１スロットル弁６、第２スロットル弁１０、バイパス弁１２、低圧ＥＧＲ弁１７、高圧ＥＧＲ弁１８、及び電動コンプレッサ７の電動モータ７ｂを制御する。また、ＥＣＵ２１は、気筒２ａに燃料を供給するための燃料噴射弁（不図示）も制御する。この他にもＥＣＵ２１は、エンジン１Ａに設けられている種々の制御対象を制御する。ＥＣＵ２１には、エンジン１Ａの運転状態を検出するための種々のセンサが接続されている。例えば、ＥＣＵ２１には、イグニッションスイッチ状態センサ２２及び回転数センサ２３等が接続されている。イグニッションスイッチ状態センサ２２は、イグニッションスイッチのＯＮ・ＯＦＦ（状態）に対応した信号を出力する。回転数センサ２３は、エンジン１Ａの回転数に対応した信号を出力する。この他にもＥＣＵ２１には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００１６】
次にＥＣＵ２１が実行する制御について説明する。ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａに対して急な出力の増加が要求された場合に、電動コンプレッサ７が作動するように電動モータ７ｂを制御する。また、ＥＣＵ２１は、電動コンプレッサ７が作動中か否かに応じてバイパス弁１２を制御する。具体的には、電動コンプレッサ７が作動している場合はバイパス弁１２を閉じ、電動コンプレッサ７が停止している場合にはバイパス弁１２を開ける。ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａの運転状態に基づいて吸気通路３に還流すべき排気の量を算出し、その算出した量の排気が吸気通路３に還流されるように第１スロットル弁６、第２スロットル弁１０、低圧ＥＧＲ弁１７、及び高圧ＥＧＲ弁１８を制御する。ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａが搭載されている車両に対して減速が要求された場合には、各気筒２ａへの燃料供給を停止する。以降、この制御をフューエルカットと称することがある。また、ＥＣＵ２１は、フューエルカットの実行時に高圧ＥＧＲ弁１８を開け、第２スロットル弁１０を閉じる。これにより排気浄化装置１３を通過するガス量を低減できるので、排気浄化装置１３を保温することができる。
【００１７】
この他に、ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａに対する停止指示があった場合に気筒２ａ（燃焼室）や高圧ＥＧＲ通路１５から排気を除去するために掃気制御を実行する。周知のように燃料に含まれる硫黄成分が空気中の酸素と化合して、排気に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が発生する。気筒２ａ（燃焼室）や高圧ＥＧＲ通路１５では、エンジン１Ａが停止し温度が下がると、その排気中の硫黄酸化物が結露などにより発生した凝縮水に溶けて、周辺の部品を腐食させるおそれがある。そこで、ＥＣＵ２１は、エンジン１Ａに対する停止指示があった場合に第１スロットル弁６、第２スロットル弁１０及び高圧ＥＧＲ弁１８を開けるとともに電動コンプレッサ７を作動させる。バイパス弁１２、低圧ＥＧＲ弁１７は閉じる。この場合、過給された吸気により吸気マニホールド３ｄの圧力が排気マニホールド４ｃの圧力よりも高くなる。そのため、過給された吸気の一部は気筒２ａ（燃焼室）を通過して排気通路４に導入され、残りの吸気は高圧ＥＧＲ通路１５を通過して排気通路４に導入される（通常のＥＧＲの流れと逆になる）。これにより、気筒２ａ（燃焼室）や高圧ＥＧＲ通路１５内に残存した排気が排気通路４に除去される。排気通路４に除去された排気は、その後大気に放出される。以下、エンジン１Ａに対する停止指示があった場合の掃気制御について説明する。
【００１８】
図２は、ＥＣＵ２１がこのように排気を除去するために実行する掃気制御ルーチンの一例を示している。この制御ルーチンは、エンジン１Ａに対する停止指示があった場合に実行される。また、この制御ルーチンは、ＥＣＵ２１が実行する他のルーチンと並行して実行される。
【００１９】
この制御ルーチンにおいてＥＣＵ２１は、まずステップＳ１１でエンジン１Ａに対する停止指示があったか否か判定する。エンジン１Ａに対する停止指示としては、例えばドライバによりイグニッションスイッチをＯＦＦにした場合などの制御による指示がある。エンジン１Ａに対する停止指示がなかったと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１Ａに対する停止指示があったと判定した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２１は第１スロットル弁６、第２スロットル弁１０及び高圧ＥＧＲ弁１８を掃気しやすい状態にする。この掃気しやすい状態としては、例えば上記の弁を全開する状態がある。また、ＶＮ、ＶＶＴ、ＳＣＶ（スワールコントロール弁）など、吸気通路上に存在するほかの弁も掃気しやすい状態にしてもよい。
【００２０】
次のステップＳ１３においてＥＣＵ２１は、電動コンプレッサ７を作動させ、掃気を行うように制御する。また、このステップＳ１３を実行する前提として、ＥＣＵ２１は電動コンプレッサ７に電源を供給するバッテリの充電状態により、掃気の可否を判断してもよい。バッテリの容量が不足して掃気不可と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、掃気可と判断した場合は、次のステップに進む。次のステップＳ１４においてＥＣＵ２１はエンジン１Ａの回転数が所定値以下（例えば０）であるか否か判定する。また、回転数の代わりに所定時間によって判定してもよい。この所定時間は、エンジン１Ａに対する停止の指示からエンジン１Ａの回転数が所定値以下になるまでの時間であって、予め実験等によってエンジンの種類ごとに測定される。エンジン１Ａの回転数が所定値以下でないと判定した場合は、ＥＣＵ２１はエンジン１Ａの回転数が所定値以下になるまでステップＳ１４を繰り返し実行する。なお、回転数の代わりに所定時間によって上記の判定をする場合には、所定時間が経過するまでステップＳ１４が繰り返し実行される。
【００２１】
一方、エンジン１Ａの回転数が所定値以下であると判定した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２１は電動コンプレッサ７を停止させるように制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２２】
以上に説明したように、本発明の制御システム２０によれば、エンジン１Ａに対する停止指示があった場合に電動コンプレッサ７を利用して気筒２ａ（燃焼室）や高圧ＥＧＲ通路１５から排気を除去することができる。そのため、気筒２ａ（燃焼室）や高圧ＥＧＲ通路１５に酸性の凝縮水が発生することを抑制できる。従って、酸性の凝縮水にて気筒２ａ（燃焼室）、高圧ＥＧＲ通路１５を構成する配管及びＥＧＲクーラ９が腐食することを抑制できる。また、本発明では、電動コンプレッサ７を利用して排気を除去するので、排気を除去するための装置を別途設ける必要がない。そのため、低コストで排気を除去できる。
【００２３】
本発明が適用されるエンジンは、図１に示したエンジン１Ａに限定されない。例えば、図３に示したエンジン１Ｂに本発明を適用してもよい。なお、図３において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この図に示すようにエンジン１Ｂは、ターボチャージャ８を備えていない。それ以外は、図１のエンジン１Ａと同じである。
【００２４】
このエンジン１Ｂでも、上述した形態と同様に第１スロットル弁６、第２スロットル弁１０、高圧ＥＧＲ弁１８、及び電動コンプレッサ７を制御することにより、高圧ＥＧＲ通路１５内の排気を除去することができる。
【００２５】
なお、上述した形態では、電動コンプレッサ７が本発明の電動過給機に相当する。高圧ＥＧＲ通路１５が本発明のＥＧＲ通路に相当する。高圧ＥＧＲ弁１８が本発明のＥＧＲ弁に相当する。ＥＣＵ２１が本発明の制御手段に相当する。
【００２６】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンは、ディーゼルエンジンに限定されない。本発明は、火花点火型のエンジンに適用してもよい。また、エンジンの気筒配列や気筒数に制限はない。例えば、Ｖ型や水平対向型のエンジンに本発明を適用してもよい。
【００２７】
本発明は、低圧ＥＧＲ通路が省略されて、高圧ＥＧＲ通路のみが設けられたエンジンに適用してもよい。また、本発明は、吸気通路に第１スロットル弁及び第２スロットル弁が設けられていないエンジンに適用してもよい。
【００２８】
本発明は、ターボチャージャのコンプレッサの下流側に電動コンプレッサが設けられているエンジンに適用してもよい。また、本発明は、電動コンプレッサの代わりにモータアシストターボチャージャ（ＭＡＴ）が搭載されたエンジンに適用してもよい。周知のようにＭＡＴでは、電動モータにてコンプレッサを駆動できる。そのため、電動コンプレッサの代わりにＭＡＴを用いて吸気を過給できる。そして、その吸気で燃焼室や高圧ＥＧＲ通路の排気を除去できる。この場合には、ＭＡＴが本発明の電動過給機に相当する。
【符号の説明】
【００２９】
１Ａ、１Ｂ  内燃機関
３  吸気通路
３ｂ  吸気通路の電動コンプレッサより下流側の区間
３ｄ  吸気マニホールド
４  排気通路
４ｃ  排気マニホールド
７  電動コンプレッサ（電動過給機）
１５  高圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
１８  高圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
２０  制御システム
２１  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2015203309.tif 000003
【図２】
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【図３】
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