(57)【要約】【課題】ドレイン弁を閉弁した際に出力トルクに段差が生じること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。【解決手段】内燃機関は、吸気通路における過給機のコンプレッサよりも下流側に接続されて吸気通路内に溜まった液体を吸気通路外に排出するドレイン通路と、同ドレイン通路を開閉するドレイン弁と、を有するドレイン装置を備えている。制御装置では、アクセルの操作が解除されたときに（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ドレイン弁を開弁させるとともにウエイストゲート弁の開度を増大させる（ステップＳ１２０）。その後、ドレイン弁を閉弁させるとともにウエイストゲート弁の開度を更に増大させる（ステップＳ１４０）。これにより、ドレイン弁が開弁されている間は、アイドリング運転時よりもウエイストゲート弁の開度が小さくされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルと、ウエイストゲート弁を有する過給機と、吸気通路における前記過給機のコンプレッサよりも下流側に接続されて前記吸気通路内に溜まった液体を前記吸気通路外に排出するドレイン通路及び同ドレイン通路を開閉するドレイン弁を有するドレイン装置と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、
前記アクセルの操作が解除されたときに前記ドレイン弁を開弁させるとともに前記ウエイストゲート弁の開度を増大させ、その後の前記ドレイン弁の閉弁とともに前記ウエイストゲート弁の開度を更に増大させることにより、
前記ドレイン弁が開弁されている間は、アイドリング運転時よりも前記ウエイストゲート弁の開度を小さくする
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給機と、吸気通路内に溜まったオイルや凝縮水などの液体を吸気通路外に排出するドレイン装置とを備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路内に溜まったオイルや凝縮水などの液体を吸気通路外に排出するドレイン装置としては、例えば特許文献１に記載のドレイン装置が知られている。特許文献１に記載のドレイン装置は、過給機を備える内燃機関に適用され、吸気通路内に溜まったオイルや凝縮水などの液体を吸気通路外に排出するドレイン通路と、ドレイン通路を開閉するドレイン弁とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５３５６１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、過給機を備える内燃機関では、過給機の稼働により吸気通路内が大気圧よりも圧力の高い正圧状態となるため、機関運転中にドレイン弁を開弁させてドレイン通路を介して吸気通路外に液体を排出することができる。しかしながら、機関運転中にドレイン弁を開弁させると、吸気通路内の空気の一部がドレイン通路を介して吸気通路外に排出されることになるため、吸気通路から燃焼室に吸入される空気量（吸入空気量）が減少することとなり、内燃機関の出力トルクが低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載のドレイン装置では、アクセルの操作量などによって決まるトルクの要求値が低下する時期とドレイン弁の開弁時期とを同期させるべく、アクセルの操作が解除されたときに、ドレイン弁を開弁させるようにしている。
【０００６】
しかしながら、こうした条件でドレイン弁を開弁させるようにしても、次の理由により、ドレイン装置の稼働に伴う出力トルクの変動が依然として懸念される。
すなわち、アクセルの操作が解除されてドレイン弁が開弁されると、その後、ドレイン弁が閉弁されることになる。ドレイン弁が閉弁されると、吸気通路内の空気がドレイン通路を介して吸気通路外に排出されなくなるため、燃焼室に吸入される空気量が増大し、内燃機関の出力トルクが増大して出力トルクに段差が生じることになる。
【０００７】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドレイン弁を閉弁した際に出力トルクに段差が生じること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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、アクセルと、ウエイストゲート弁を有する過給機と、吸気通路における過給機のコンプレッサよりも下流側に接続されて吸気通路内に溜まった液体を吸気通路外に排出するドレイン通路及び同ドレイン通路を開閉するドレイン弁を有するドレイン装置と、を備えている。この制御装置では、アクセルの操作が解除されたときにドレイン弁を開弁させるとともにウエイストゲート弁の開度を増大させ、その後のドレイン弁の閉弁とともにウエイストゲート弁の開度を更に増大させることにより、ドレイン弁が開弁されている間は、アイドリング運転時よりもウエイストゲート弁の開度を小さくしている。
【０００９】
上記構成によれば、ドレイン弁が開弁されている間は、アイドリング運転時よりもウエイストゲート弁の開度が小さくされる。
このため、ドレイン弁が開弁されている間は、過給機のタービンを迂回する排気の量を少なくして過給圧の低下を抑制し、吸気通路内の空気の一部がドレイン通路を介して吸気通路外に排出されることによる吸入空気量の低下分を補填することができる。
【００１０】
また、その後のドレイン弁の閉弁とともにウエイストゲート弁の開度を更に増大させ、ドレイン弁が開弁されていることによる吸入空気量の低下分を補填するためのウエイストゲート弁の開度の調整を終了させるようにしているため、ドレイン弁を閉弁した際に出力トルクに段差が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態である制御装置とその制御対象である内燃機関とを示す模式図。
【図２】ドレイン処理の処理手順を示すフローチャート。
【図３】ドレイン処理の実行に際する各種パラメータの変化を示すタイミングチャートであり、（ａ）はアクセルの操作状態の変化、（ｂ）は出力トルクの変化、（ｃ）はウエイストゲート弁の開度の変化、（ｄ）はドレイン弁の開弁状態の変化をそれぞれ示している。
【図４】別の実施形態におけるドレイン処理の処理手順を示すフローチャート。
【図５】別の実施形態におけるドレイン処理の実行に際する各種パラメータの変化を示すタイミングチャートであり、（ａ）はアクセルの操作状態の変化、（ｂ）は出力トルクの変化、（ｃ）はスロットル弁の開度の変化、（ｄ）はドレイン弁の開弁状態の変化をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、制御装置５０が制御する内燃機関１０には、過給機３０が設けられている。過給機３０は、内燃機関１０の排気通路２０を流れる排気の流れによって回転するタービン３１と、シャフト３３を介してタービン３１と一体回転することにより内燃機関１０の吸気通路１５内の空気を内燃機関１０の燃焼室に送るコンプレッサ３２と、を備えている。
【００１３】
また、過給機３０は、吸気通路１５内の圧力、すなわち過給機３０による過給圧を制御するウエイストゲート弁３５を備えている。このウエイストゲート弁３５は、排気通路２０を流れる排気を過給機３０のタービン３１を迂回させて流すバイパス通路３４に設けられ、開閉されるものである。過給圧を低くする場合には、ウエイストゲート弁３５の開度を大きくしてタービン３１に流れる排気の量を少なくする。逆に過給圧を高くする場合には、ウエイストゲート弁３５の開度を小さくしてタービン３１に流れる排気の量を多くする。
【００１４】
内燃機関１０の吸気通路１５には、吸気上流側から順に、吸入空気を濾過するエアクリーナ２１、コンプレッサ３２、同コンプレッサ３２通過後の吸入空気の温度を低下させるためのインタークーラ２２、及び吸気通路１５の通路断面積を増減させるスロットル弁２３がそれぞれ設けられている。内燃機関１０においては、スロットル弁２３の開度調節を通じて吸気通路１５から内燃機関１０の燃焼室に供給される空気の量（吸入空気量）を調節することが可能であり、その吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁から噴射されて燃焼室に供給される。このため、スロットル弁２３の開度調節により、内燃機関１０における燃焼室内の空気と燃料とからなる混合気の量が調整され、ひいては同混合気の燃焼に基づく内燃機関１０の出力トルクが調整される。
【００１５】
また、内燃機関１０には、吸気通路１５におけるインテークマニホールド１６と内燃機関１０のオイルパン１１とを繋ぐドレイン通路４１と、同ドレイン通路４１を開閉するドレイン弁４２と、を備えるドレイン装置４０が設けられている。すなわち、ドレイン通路４１は、吸気通路１５のうち、コンプレッサ３２よりも吸気下流側であり、且つスロットル弁２３よりも吸気下流側に接続されている。また、ドレイン通路４１は、吸気通路１５としてのインテークマニホールド１６に溜まったオイルや凝縮水などの液体が同インテークマニホールド１６からドレイン通路４１に流入可能なように、インテークマニホールド１６の底部に接続されている。
【００１６】
こうした内燃機関１０を制御する制御装置５０は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成されている。この制御装置５０は各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に応じて燃料噴射弁や、スロットル弁２３、ウエイストゲート弁３５、及びドレイン弁４２をはじめとする各種機器の作動制御など、内燃機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。
【００１７】
各種センサとしては、例えば内燃機関１０の出力軸の回転速度（機関回転速度）を検出するための速度センサ５１や、内燃機関１０に吸入される空気の量（吸入空気量）を検出するための吸気量センサ５２が設けられている。その他、内燃機関１０の外気の温度（外気温度）を検出するための外気温センサ５３や、吸気通路１５におけるスロットル弁２３より吸気下流側の部分の吸入空気の圧力（過給圧）を検出するための過給圧センサ５４、アクセル５５の操作量（アクセル操作量）を検出するためのアクセルセンサ５６なども設けられている。
【００１８】
次に、制御装置５０によって行われるドレイン処理の実行手順について、図２を参照して説明する。なお、図２に示される一連の処理は、機関運転中に、所定周期毎の割り込み処理として、制御装置５０によって実行される。また、このドレイン処理の実行開始時では、ドレイン弁４２が閉弁されている。
【００１９】
図２に示すように、この処理ではまず、アクセル５５が操作状態（ＯＮ状態）から非操作状態（ＯＦＦ状態）となったか否か、すなわちアクセル５５の操作が解除されたか否かが判断される（ステップＳ１１０）。アクセル５５が操作状態、もしくは非操作状態のまま維持されている間は（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１１０の判断が繰り返し行われる。
【００２０】
アクセル５５の操作が解除されたと判断されると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ドレイン弁４２が開弁されるとともに、ウエイストゲート弁３５の開度（以下、ＷＧＶ開度Ａと称する）が増大されて所定開度Ａｓにされる（ステップＳ１２０）。こうしたドレイン弁４２及びウエイストゲート弁３５の制御は、所定期間Ｔｐが経過するまで継続して行われる（ステップＳ１３０：ＮＯ）。
【００２１】
ステップＳ１２０にてドレイン弁４２及びウエイストゲート弁３５の制御が行われてから所定期間Ｔｐが経過したと判断されると（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ドレイン弁４２が閉弁されるとともに、ＷＧＶ開度Ａが更に増大されて上記所定開度Ａｓよりも大きい開度である所定開度Ａｂにされる（ステップＳ１４０）。そして、本処理が一旦終了される。
【００２２】
次に、本実施形態にかかるドレイン処理による作用について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、タイミングｔ１においてアクセル５５の操作が解除されると、スロットル弁２３が閉弁される。これにより、吸入空気量が低下するとともに同吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁から噴射され、内燃機関１０の出力トルクが低下し始める。
【００２３】
また、タイミングｔ１においてアクセル５５の操作が解除されると、ドレイン弁４２が開弁される。これにより、吸気通路１５のインテークマニホールド１６内に溜まった液体が、同インテークマニホールド１６からドレイン通路４１を介してオイルパン１１に排出される。なお、ドレイン弁４２が開弁されると吸気通路１５内の空気の一部がドレイン通路４１を介して吸気通路１５外に排出されるようになる。
【００２４】
ここで、タイミングｔ１では、ドレイン弁４２の開弁と併せて、ＷＧＶ開度Ａが増大されて所定開度Ａｓにされる。この所定開度Ａｓは、アイドリング運転時における本来のＷＧＶ開度Ａである所定開度Ａｂよりも小さい開度である。このため、ウエイストゲート弁３５が所定開度Ａｓで開弁されている期間（タイミングｔ１〜タイミングｔ２）では、過給機３０のタービン３１を迂回する排気の量が少なくなり、過給圧の低下が抑制される。したがって、図３に二点鎖線で示すようにタイミングｔ１においてＷＧＶ開度Ａが所定開度Ａｂにされる場合の出力トルクの変化と比較して、実線で示すようにタイミングｔ１においてＷＧＶ開度Ａが所定開度Ａｓにされる本実施形態の場合の出力トルクの変化は緩やかになる。
【００２５】
なお、上記アイドリング運転時とは、アクセルの操作が解除されてスロットル弁２３がアイドリング運転用の開度まで閉弁された後、過渡状態が終了し、機関回転速度や吸入空気量が安定した機関運転状態のことをいう。
【００２６】
また、所定開度Ａｓは、ＷＧＶ開度Ａを所定開度Ａｓにすることにより、ドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を完全に相殺することのできる値に設定することが望ましい。その上では、例えば、アクセル５５の操作が解除される直前における機関回転速度や吸入空気量などのパラメータに基づいてドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を推定し、その都度、所定開度Ａｓをそれに見合った値に設定することが好ましい。なお、所定開度Ａｓを固定値にした場合であっても、所定開度Ａｓを所定開度Ａｂよりも小さな値にすれば、ドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を補填することができる。
【００２７】
タイミングｔ１から所定期間Ｔｐが経過したタイミングｔ２では、ドレイン弁４２が閉弁されるとともに、ＷＧＶ開度Ａが更に増大されて所定開度Ａｂにされる。すなわち、ドレイン弁４２が開弁されている期間であるタイミングｔ１〜タイミングｔ２では、ドレイン弁４２が閉弁された後のアイドリング運転時であるタイミングｔ２以降の期間よりも、ＷＧＶ開度Ａが小さくされていることとなる。なお、所定期間Ｔｐは、インテークマニホールド１６内に溜まった液体を同インテークマニホールド１６からオイルパン１１に排出可能な期間であり、実験などにより予め設定されている。
【００２８】
ここで、タイミングｔ２では、ドレイン弁４２が閉弁されることにより、吸気通路１５内の空気がドレイン通路４１を介して吸気通路１５外に排出されなくなるため、ドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下が生じなくなる。その一方で、タイミングｔ２では、ＷＧＶ開度Ａが所定開度Ａｓから所定開度Ａｂにされることにより、ドレイン弁４２が開弁されていることによる吸入空気量の低下分を補填するためのウエイストゲート弁３５の開度の調整を終了させている。これにより、過給機３０のタービン３１を迂回する排気の量が多くなり、過給圧が低下するようになる。したがって、図３に二点鎖線で示すようにタイミングｔ１からタイミングｔ２以降にかけてＷＧＶ開度Ａが所定開度Ａｂに維持されたままの場合の出力トルクの変化と比較して、実線で示すようにタイミングｔ２においてＷＧＶ開度Ａが所定開度Ａｓから所定開度Ａｂにされる本実施形態の場合の出力トルクの変化では、段差が抑制されるようになる。
【００２９】
上述した内燃機関１０の制御装置５０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ドレイン弁４２が開弁されている間は、アイドリング運転時よりもウエイストゲート弁３５の開度が小さくされる。このため、ドレイン弁４２が開弁されている間は、過給機３０のタービン３１を迂回する排気の量を少なくして過給圧の低下を抑制し、吸気通路１５内の空気の一部がドレイン通路４１を介して吸気通路１５外に排出されることによる吸入空気量の低下分を補填することができる。また、その後のドレイン弁４２の閉弁とともにウエイストゲート弁３５の開度を更に増大させ、ドレイン弁４２が開弁されていることによる吸入空気量の低下分を補填するためのウエイストゲート弁３５の開度の調整を終了させるようにしているため、ドレイン弁４２を閉弁した際に出力トルクに段差が生じることを抑制することができる。
【００３０】
なお、ドレイン弁４２が開弁されることによる吸入空気量の低下を補填する構成としては、上述の実施形態のようにウエイストゲート弁３５の開度を調整する構成の他に、スロットル弁２３の開度を調整する方法が考えられる。
【００３１】
スロットル弁２３の開度を調整することによってドレイン弁４２が開弁されることによる吸入空気量の低下を補填する内燃機関の制御装置は以下のようなものになる。
・アクセルと、スロットル弁と、吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側に接続されて前記吸気通路内に溜まった液体を前記吸気通路外に排出するドレイン通路及び同ドレイン通路を開閉するドレイン弁を有するドレイン装置と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であり、前記アクセルの操作が解除されたときに前記ドレイン弁を開弁させるとともに前記スロットル弁の開度を減少させ、その後の前記ドレイン弁の閉弁とともに前記スロットル弁の開度を更に減少させることにより、前記ドレイン弁が開弁されている間は、アイドリング運転時よりも前記スロットル弁の開度を大きくする内燃機関の制御装置。
【００３２】
具体的には、こうした内燃機関の制御装置におけるドレイン処理では、まずは図２に示した上記実施形態と同様に、アクセル５５の操作が解除されたか否かが判断される（ステップＳ１１０）。アクセル５５が操作状態、もしくは非操作状態のまま維持されている間は（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１１０の判断が繰り返し行われる。そして、アクセル５５の操作が解除されたと判断されると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、図４に示すように、ドレイン弁４２が開弁されるとともに、スロットル弁２３の開度（以下、スロットル弁開度ＡＴと称する）が減少されて所定開度ＡＴｂにされる（ステップＳ２２０）。こうしたドレイン弁４２及びスロットル弁２３の制御は、所定期間Ｔｐが経過するまで継続して行われる（ステップＳ２３０：ＮＯ）。
【００３３】
ステップＳ２２０にてドレイン弁４２及びスロットル弁２３の制御が行われてから所定期間Ｔｐが経過したと判断されると（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、ドレイン弁４２が閉弁されるとともに、スロットル弁開度ＡＴが更に減少されて上記所定開度ＡＴｂよりも小さい開度である所定開度ＡＴｓにされる（ステップＳ２４０）。そして、本処理が一旦終了される。
【００３４】
こうした形態では、図５に示すように、タイミングｔ１１においてアクセル５５の操作が解除されると、ドレイン弁４２の開弁と併せて、スロットル弁開度ＡＴが減少されて所定開度ＡＴｂにされる。この所定開度ＡＴｂは、アイドリング運転時における本来のスロットル弁開度ＡＴである所定開度ＡＴｓよりも大きい開度である。このため、スロットル弁２３が所定開度ＡＴｂで開弁されている期間（タイミングｔ１１〜タイミングｔ１２）では、吸入空気量の低下が抑制される。したがって、図５に二点鎖線で示すようにタイミングｔ１１においてスロットル弁開度ＡＴが所定開度ＡＴｓにされる場合の出力トルクの変化と比較して、実線で示すようにタイミングｔ１１においてスロットル弁開度ＡＴが所定開度ＡＴｂにされる本実施形態の場合の出力トルクの変化は緩やかになる。
【００３５】
なお、所定開度ＡＴｂは、スロットル弁開度ＡＴを所定開度ＡＴｂにすることにより、ドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を完全に相殺することのできる値に設定することが望ましい。その上では、例えば、アクセル５５の操作が解除される直前における機関回転速度や吸入空気量などのパラメータに基づいてドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を推定し、その都度、所定開度ＡＴｂをそれに見合った値に設定することが好ましい。なお、所定開度ＡＴｂを一定の固定値にした場合であっても、所定開度ＡＴｂを所定開度ＡＴｓよりも大きな値にすれば、ドレイン弁４２が開弁されることに起因する吸入空気量の低下分を補填することができる。
【００３６】
タイミングｔ１１から所定期間Ｔｐが経過したタイミングｔ１２では、ドレイン弁４２が閉弁されるとともに、スロットル弁開度ＡＴが更に減少されて所定開度ＡＴｓにされる。ここで、タイミングｔ１２では、スロットル弁開度ＡＴが所定開度ＡＴｂから所定開度ＡＴｓにされることにより、ドレイン弁４２が開弁されていることによる吸入空気量の低下分を補填するためのスロットル弁２３の開度の調整を終了させている。これにより、吸入空気量が低下するようになる。したがって、図５に二点鎖線で示すようにタイミングｔ１１からタイミングｔ１２以降にかけてスロットル弁開度ＡＴが所定開度ＡＴｓに維持される場合と比較して、実線で示すようにタイミングｔ１２でスロットル弁開度ＡＴが所定開度ＡＴｂから所定開度ＡＴｓにされる本実施形態の場合では、出力トルクの変化の段差が抑制されるようになる。こうした形態によれば、上記実施形態で得ることのできる効果（１）と同様の以下の効果を得ることができる。
【００３７】
（２）ドレイン弁４２が開弁されている間は、アイドリング運転時よりもスロットル弁２３の開度が大きくされる。このため、ドレイン弁４２が開弁されている間は、吸入空気量の低下を抑制し、吸気通路１５内の空気の一部がドレイン通路４１を介して吸気通路１５外に排出されることによる吸入空気量の低下分を補填することができる。また、その後のドレイン弁４２の閉弁とともにスロットル弁２３の開度を更に減少させ、ドレイン弁４２が開弁されていることによる吸入空気量の低下分を補填するためのスロットル弁２３の開度の調整を終了させるようにしているため、ドレイン弁４２を閉弁した際に出力トルクに段差が生じることを抑制することができる。
【００３８】
なお、上述の各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・吸気通路１５におけるドレイン通路４１の接続箇所は、過給機３０のコンプレッサ３２やスロットル弁２３よりも吸気下流側であれば、吸気通路１５におけるインテークマニホールド１６以外の部分に接続されていてもよい。例えば、ドレイン通路４１は、サージタンクなどに接続されていてもよい。
【００３９】
・ドレイン通路４１は、オイルパン１１以外に液体を排出可能なものとしてもよい。例えば、ドレイン通路４１の一端をオイルパン１１にかえて排気通路２０などに接続させてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０…内燃機関、１５…吸気通路、２０…排気通路、２３…スロットル弁、３０…過給機、３１…タービン、３２…コンプレッサ、３４…バイパス通路、３５…ウエイストゲート弁、４０…ドレイン装置、４１…ドレイン通路、４２…ドレイン弁、５０…制御装置、５５…アクセル。
【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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