(57)【要約】【課題】コンプレッサより上流の吸気通路の圧力が過度に低下しないようにこの圧力を従来よりも適切に制御可能な内燃機関の排気還流装置を提供する。【解決手段】ターボ過給機８のコンプレッサ８ａより上流の吸気通路３に設けられるスロットルバルブ７と、スロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３に排気通路４から排気の一部を還流するＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ通路１１を流れる排気の流量を調整するＥＧＲバルブ１３とを備えた排気還流装置において、スロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３の圧力が所定圧力以上に維持されるようにスロットルバルブ７の開度及びＥＧＲバルブ１３の開度をそれぞれ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路に設けられるスロットルバルブと、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に排気通路から排気の一部を還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲバルブと、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路の圧力が所定圧力以上に維持されるように前記スロットルバルブの開度及び前記ＥＧＲバルブの開度をそれぞれ制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記スロットルバルブを閉じる場合に前記ＥＧＲバルブを開けることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて開始ディレー時間を設定する開始ディレー時間設定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に前記排気通路から排気の一部を還流させる場合、まず前記ＥＧＲバルブの開弁制御を行い、前記開始ディレー時間設定手段により設定された開始ディレー時間が経過した後に前記スロットルバルブの閉弁制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
前記開始ディレー時間設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記開始ディレー時間を長く設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項５】
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲバルブの最低開度を設定するＥＧＲバルブ最低開度設定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に前記排気通路から排気の一部を還流させる場合、まず前記ＥＧＲバルブの開弁制御を行い、前記ＥＧＲバルブが前記ＥＧＲバルブ最低開度設定手段により設定された最低開度以上に開弁した後、前記スロットルバルブの閉弁制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲバルブ最低開度設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記ＥＧＲバルブの最低開度を開き側に設定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記ＥＧＲバルブを閉じる場合に前記スロットルバルブを開けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項８】
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて停止ディレー時間を設定する停止ディレー時間設定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路への排気の還流を停止させる場合、まず前記スロットルバルブの開弁制御を行い、前記停止ディレー時間設定手段により設定された停止ディレー時間が経過した後に前記ＥＧＲバルブの閉弁制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項９】
前記停止ディレー時間設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記停止ディレー時間を長く設定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記スロットルバルブの最低開度を設定するスロットルバルブ最低開度設定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路への排気の還流を停止させる場合、まず前記スロットルバルブの開弁制御を行い、前記スロットルバルブが前記スロットルバルブ最低開度設定手段により設定された最低開度以上に開弁した後、前記ＥＧＲバルブの閉弁制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項１１】
前記スロットルバルブ最低開度設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記スロットルバルブの最低開度を開き側に設定することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項１２】
前記所定圧力は、前記コンプレッサのハウジング内に設けられたオイルシール部からのオイル漏れを防止可能な圧力が設定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機のコンプレッサ上流に排気を還流させる内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機のコンプレッサ上流側にＥＧＲガスの導入口を設け、この導入口の上流側にスロットルバルブを配置する過給機付き内燃機関の排気浄化装置において、スロットルバルブに誤動作が生じて全閉動作した場合においてもコンプレッサ上流側の圧力が過度な負圧とならないようにコンプレッサに対して所定流量の吸気を流すフェールセーフ手段を備えた排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０６３９８号公報
【特許文献２】実開昭６２−０６７９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ過給機のコンプレッサより上流、かつスロットルバルブより下流の吸気通路に排気通路から排気の一部を還流する内燃機関においては、スロットルバルブとコンプレッサとの間の吸気通路の圧力（以下、コンプレッサ上流吸気圧と呼ぶこともある。）を変化させて還流される排気（以下、ＥＧＲガスと呼ぶこともある。）の流量を変化させる。例えば、ＥＧＲガスの流量を増加させる場合は、排気通路の圧力と吸気通路の圧力との差を広げるべくコンプレッサ上流吸気圧を低下させる。特許文献１の装置では、ＥＧＲガスを考慮してコンプレッサ上流吸気圧を制御していないため、ＥＧＲガスの流量を増加させる場合にコンプレッサ上流吸気圧が過度に負圧になるおそれがある。この場合、例えばコンプレッサハウジング内の圧力が過度に低下してコンプレッサの軸受のオイルシール部からオイル漏れが発生するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、コンプレッサより上流の吸気通路の圧力が過度に低下しないようにこの圧力を従来よりも適切に制御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】
本発明の排気還流装置は、ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路に設けられるスロットルバルブと、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に排気通路から排気の一部を還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の流量を調整するＥＧＲバルブと、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路の圧力が所定圧力以上に維持されるように前記スロットルバルブの開度及び前記ＥＧＲバルブの開度をそれぞれ制御する制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
スロットルバルブとコンプレッサとの間の吸気通路には、スロットルバルブにより調整される吸入空気量とＥＧＲバルブにより調整されるＥＧＲガスとが流入する。そのため、これらのバルブの開度をそれぞれ制御することにより、コンプレッサ上流吸気圧を適切に制御できる。そこで、これらのバルブの開度をコンプレッサ上流吸気圧が所定圧力以上に維持されるように制御してコンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制する。例えば、ＥＧＲガスの流量を増加させるべくコンプレッサ上流吸気圧を低下させる場合でもこれらのバルブが同時に閉弁されないように各バルブの開度を制御することにより、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。
【０００８】
本発明の排気還流装置の一形態において、前記制御手段は、前記スロットルバルブを閉じる場合に前記ＥＧＲバルブを開けてもよい（請求項２）。この場合、スロットルバルブが閉じられて吸入空気量が減少しても、ＥＧＲバルブが開けられてＥＧＲガスが増加するため、コンプレッサ上流吸気圧が低下し難くなる。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。
【０００９】
この形態においては、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて開始ディレー時間を設定する開始ディレー時間設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に前記排気通路から排気の一部を還流させる場合、まず前記ＥＧＲバルブの開弁制御を行い、前記開始ディレー時間設定手段により設定された開始ディレー時間が経過した後に前記スロットルバルブの閉弁制御を行ってもよい（請求項３）。この場合、ＥＧＲバルブを開けてＥＧＲガスを増加させてからスロットルバルブを閉じるので、コンプレッサより上流の吸気通路に流入するガス量の変化を抑えつつ各バルブの開度を変化させることができる。また、ＥＧＲバルブの開弁制御とスロットルバルブの閉弁制御との間に開始ディレー時間を設けるので、この開始ディレー時間の長さを適切に設定することによりコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能な量のＥＧＲガスを導入した後にスロットルバルブを閉じることができる。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能なＥＧＲガスの流量は、そのときの内燃機関の吸入空気量が多いほど多く必要となる。例えば、開始ディレー時間が短いとＥＧＲバルブが十分に開弁する前にスロットルバルブの閉弁が開始されるおそれがあるため、吸入空気量が多い場合は吸入空気量の減少分をＥＧＲガスにて補うことができないおそれがある。そこで、前記開始ディレー時間設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記開始ディレー時間を長く設定してもよい（請求項４）。
【００１０】
また、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記ＥＧＲバルブの最低開度を設定するＥＧＲバルブ最低開度設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路に前記排気通路から排気の一部を還流させる場合、まず前記ＥＧＲバルブの開弁制御を行い、前記ＥＧＲバルブが前記ＥＧＲバルブ最低開度設定手段により設定された最低開度以上に開弁した後、前記スロットルバルブの閉弁制御を行ってもよい（請求項５）。この場合、ＥＧＲバルブが最低開度以上に開弁した後にスロットルバルブを閉じるので、この最低開度を適切に設定することによりコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能な量のＥＧＲガスを導入した後にスロットルバルブを閉じることができる。また、この場合はＥＧＲバルブの開度が最低開度以上に開いたことを確認した後にスロットルバルブを閉じるので、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下をより確実に抑制できる。上述したようにコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能なＥＧＲガスの流量は、そのときの内燃機関の吸入空気量が多いほど多く必要となる。そこで、前記ＥＧＲバルブ最低開度設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記ＥＧＲバルブの最低開度を開き側に設定してもよい（請求項６）。
【００１１】
本発明の排気還流装置の一形態において、前記制御手段は、前記ＥＧＲバルブを閉じる場合に前記スロットルバルブを開けてもよい（請求項７）。この場合、ＥＧＲガスの流量の減少を吸入空気量の増加によって補うことができるので、コンプレッサ上流吸気圧の低下を抑制できる。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。
【００１２】
この形態においては、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて停止ディレー時間を設定する停止ディレー時間設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路への排気の還流を停止させる場合、まず前記スロットルバルブの開弁制御を行い、前記停止ディレー時間設定手段により設定された停止ディレー時間が経過した後に前記ＥＧＲバルブの閉弁制御を行ってもよい（請求項８）。このような順番で各バルブの開度を制御することにより、コンプレッサ上流吸気圧の低下を抑制できる。また、スロットルバルブの開弁制御とＥＧＲバルブの閉弁制御との間に停止ディレー時間を設けるので、停止ディレー時間の長さを適切に設定することにより吸入空気量をコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能な量に調整した後にＥＧＲバルブを閉弁できる。吸気通路に還流されるＥＧＲガスの流量は、内燃機関の吸入空気量が多いほど多くなる。そのため、ＥＧＲバルブの全閉時にコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能な吸入空気量はＥＧＲバルブが開いていたときの内燃機関の吸入空気量が多いほど多く必要となる。そこで、前記停止ディレー時間設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記停止ディレー時間を長く設定してもよい（請求項９）。
【００１３】
また、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記スロットルバルブの最低開度を設定するスロットルバルブ最低開度設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記スロットルバルブと前記コンプレッサとの間の吸気通路への排気の還流を停止させる場合、まず前記スロットルバルブの開弁制御を行い、前記スロットルバルブが前記スロットルバルブ最低開度設定手段により設定された最低開度以上に開弁した後、前記ＥＧＲバルブの閉弁制御を行ってもよい（請求項１０）。この場合、スロットルバルブが最低開度以上に開弁した後にＥＧＲバルブの閉弁バルブを閉じるので、このスロットルバルブの最低開度を適切に設定することによりコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持可能な量の空気を導入した後にＥＧＲバルブを閉じることができる。また、スロットルバルブが最低開度以上に開弁したことを確認した後にＥＧＲバルブを閉弁するので、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下をより確実に抑制できる。上述したようにＥＧＲバルブの全閉時にコンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持するために必要な吸入空気量は、ＥＧＲバルブが開いていたときの内燃機関の吸入空気量が多いほど多くなる。そこで、前記スロットルバルブ最低開度設定手段は、前記内燃機関の吸入空気量が多いほど前記スロットルバルブの最低開度を開き側に設定してもよい（請求項１１）。
【００１４】
本発明の排気還流装置の一形態において、前記所定圧力は、前記コンプレッサのハウジング内に設けられたオイルシール部からのオイル漏れを防止可能な圧力が設定されてもよい（請求項１２）。この場合、オイルシール部からのオイル漏れを防止できるので、無駄なオイル消費を防止できる。また、コンプレッサ内部にオイルが付着するオイルコーキングを防止できるので、このオイルコーキングにより流路が狭くなることを防止できるので、コンプレッサ効率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、コンプレッサより上流の吸気通路の圧力が所定圧力以上に維持されるようにスロットルバルブの開度及びＥＧＲバルブの開度をそれぞれ制御するので、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。具体的には、スロットルバルブ及びＥＧＲバルブのいずれか一方のバルブを閉じる場合、他方のバルブを開弁させた後に一方のバルブの閉弁を行うので、コンプレッサとスロットルバルブとの間の吸気通路に導かれるガス量が過度に減少することを抑制できる。そのため、コンプレッサより上流の吸気通路の圧力が過度に低下しないようにこの圧力を従来よりも適切に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと称することもある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、複数の気筒（不図示）が設けられる機関本体２と、各気筒にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアフィルタ５、吸入空気量に対応した信号を出力するエアフローメータ６、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ７、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａ、及び吸気を冷却するためのインタークーラ９が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機８のタービン８ｂ及びタービン８ｂに導かれる排気の流量を調整するためのウェイストゲートバルブ１０が設けられている。ターボ過給機８は、タービン８ｂのタービンホイールとコンプレッサ８ａのコンプレッサホイールとを回転軸８ｄにて連結させた周知のものである。回転軸８ｄはターボ過給機８のセンタハウジング８ｃに設けられた軸受にて支持されており、その軸受には不図示のオイルポンプからオイルが供給されている。コンプレッサ８ａには、軸受に供給されたオイルが吸気通路３の一部を形成するコンプレッサハウジング内に漏出しないようにオイルシール部が設けられている。
【００１７】
吸気通路３と排気通路４とは、排気の一部を吸気通路３に還流させるためのＥＧＲ通路１１にて接続されている。図１に示したようにＥＧＲ通路１１の一端１１ａはスロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３に接続され、他端１１ｂはタービン８ｂよりも下流の排気通路４に接続されている。そのため、図１のエンジン１では、タービン８ｂから排出された排気の一部がＥＧＲガスとしてスロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３に還流される。ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１２、及び吸気通路３に導かれるＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブ１３が設けられている。
【００１８】
スロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にてそれぞれ制御される。ＥＣＵ２０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として構成され、エアフローメータ６などの各種センサの出力信号に基づいて例えばスロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３などの動作を制御し、エンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０には、この他アクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ２１などが接続される。
【００１９】
図１のエンジン１では、エンジン１の運転状態が排気の還流を実行する領域として予め設定したＥＧＲ領域内にある場合、排気通路４から排気の一部を吸気通路３に還流させる。この排気の還流は、ＥＧＲバルブ１３を開弁させるとともに、ＥＧＲ通路１１の一端１１ａと他端１１ｂとに圧力差を生じさせることによって行う。この圧力差は、スロットルバルブ７の開度を閉じ側に変化させて吸入空気量を減少させ、スロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３の圧力（コンプレッサ上流吸気圧）を低下させることによって生じさせる。この際、スロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３の両方が閉じられるとコンプレッサ上流吸気圧が過度に低下し、種々の不具合が生じるおそれがある。そこで、本発明ではスロットルバルブ７を閉じる場合はＥＧＲバルブ１３を開け、ＥＧＲバルブ１３を閉じる場合はスロットルバルブ７を開けるようにこれらのバルブの動作を制御する。このようにスロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３の動作を制御することにより、スロットルバルブ７とコンプレッサ８ａとの間の吸気通路３に空気又はＥＧＲガスを供給できるので、コンプレッサ上流吸気圧の低下を抑制できる。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。スロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３をこのように制御する方法について図２及び図３を参照してより具体的に説明する。図２に示したＥＧＲ開始制御ルーチン及び図３に示したＥＧＲ停止制御ルーチンは、ＥＣＵ２０がスロットルバルブ７及びＥＧＲバルブ１３の動作をそれぞれ制御して吸気通路３への排気の還流を制御するべく実行する制御ルーチンである。これらの制御ルーチンを実行することによりＥＣＵ２０は本発明の制御手段として機能する。
【００２０】
図２のＥＧＲ開始制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。図２のＥＧＲ開始制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０はまずステップＳ１１でＥＧＲバルブ１３の開弁制御とスロットルバルブ７の閉弁制御との間に設けられる開始ディレー時間Ｔ１を計測するための開始タイマがカウント中か否か判断する。開始タイマがカウント中と判断した場合はステップＳ１２〜Ｓ２０をスキップしてステップＳ２１へ進む。一方開始タイマが停止中と判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては、例えば吸入空気量などが取得される。続くステップＳ１３においてＥＣＵ２０は排気の一部を吸気通路３に還流させるＥＧＲ実行条件が成立しているか否か判断する。ＥＧＲ実行条件は、上述したようにエンジン１の運転状態がＥＧＲ領域にある場合に成立していると判断される。なお、ＥＧＲ実行条件が成立しているか否かの判別はこの手法に限定されない。公知のＥＧＲバルブ制御と同様の手法で行えばよい。ＥＧＲ実行条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２１】
一方、ＥＧＲ実行条件が成立していると判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０は現在のＥＧＲバルブ１３の開度を取得する。続くステップＳ１５においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ１３の目標開度を算出する。この算出は公知のＥＧＲバルブ制御と同様の手法で行えばよい。例えば、ＥＣＵ２０のＲＯＭにエンジン１の運転状態とその運転状態において還流すべきＥＧＲガスの流量との関係をマップとして記憶させておき、そのマップを参照してまず還流すべきＥＧＲガスの流量を特定する。次にその特定したＥＧＲガスの流量を吸気通路３に還流させるために必要なＥＧＲバルブ１３の開度、すなわち目標開度を算出する。その後、ステップＳ１６においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ１３の開度を算出した目標開度に変更するべくＥＧＲバルブ１３の開度制御を実行する。
【００２２】
次のステップＳ１７においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ１３の開度制御を実行する前に所得したＥＧＲバルブ１３の開度が全閉であり、かつ算出したＥＧＲバルブ１３の目標開度が全閉ではないか否か判断する。すなわち、ＥＧＲバルブ１３の開度制御によって全閉状態のＥＧＲバルブ１３が開弁されるか否かを判断する。ＥＧＲバルブ１３が開弁している、又はＥＧＲバルブ１３の目標開度が全閉である場合はステップＳ１８〜Ｓ２０をスキップしてステップＳ２１に進む。一方、取得したＥＧＲバルブ１３の開度が全閉であり、かつＥＧＲバルブ１３の目標開度が全閉ではないと判断した場合はステップＳ１８に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１の吸入空気量に基づいて開始ディレー時間Ｔ１を算出する。このステップＳ１８を実行することによりＥＣＵ２０は本発明の停止ディレー時間設定手段として機能する。上述したように排気を還流させる場合はスロットルバルブ７の開度を閉じ側に変化させて吸入空気量を減少させるが、ＥＧＲバルブ１３を開けた直後にスロットルバルブ７が閉じられるとコンプレッサ上流吸気圧が過度に低下するおそれがある。そこで、ＥＧＲバルブ１３の開弁制御とスロットルバルブ７の閉弁制御との間に開始ディレー時間Ｔ１を設ける。この開始ディレー時間Ｔ１は、例えばコンプレッサ上流吸気圧が予め設定した所定圧力以上に維持されるように設定する。所定圧力としては、例えばコンプレッサ８ａのハウジング内の圧力が過度に低下し、オイルシール部を介してオイルがハウジング内に漏出しない圧力が設定される。コンプレッサ上流圧力が過度に低下するとコンプレッサ８ａへのガスの流入が抑制されて回転軸８ｄが過回転状態となるおそれがある。そこで、所定圧力として、回転軸８ｄの過回転を防止可能な圧力を設定してもよい。
【００２３】
コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持するためには、スロットルバルブ７の閉弁制御を行う前の吸入空気量に応じて開始ディレー時間Ｔ１を変化させる必要がある。例えば、開始ディレー時間Ｔ１が短いと、ＥＧＲバルブ１３が十分に開弁する前にスロットルバルブ７の閉弁が開始されるおそれがある。この際、吸入空気量が少ない場合はスロットルバルブ７の閉弁にて減少した吸入空気量をそのときのＥＧＲバルブ１３の開度において導入されるＥＧＲガスにて補うことができるが、吸入空気量が多い場合は減少した吸入空気量をＥＧＲガスにて補うことができずコンプレッサ上流吸気圧が所定圧力未満になるおそれがある。そこで、スロットルバルブ７の閉弁制御を行う前の吸入空気量が多いほど開始ディレー時間Ｔ１を長く設定する。この設定は、例えば図４に示した関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行う。
【００２４】
次のステップＳ１９においてＥＣＵ２０は開始タイマの値を０にリセットし、その後ステップＳ２０において開始タイマのカウントを開始する。続くステップＳ２１においてＥＣＵ２０は開始タイマによるカウント開始から開始ディレー時間Ｔ１が経過したか否か判断する。開始ディレー時間Ｔ１が経過したと判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０は開始タイマを停止させる。続くステップＳ２３においてスロットルバルブ７の閉弁制御を行ってもよいことを示すスロットルバルブ閉弁許可フラグをオンの状態に切り替える。これによりスロットルバルブ７の閉弁が開始される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、開始ディレー時間Ｔ１が経過していないと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ閉弁許可フラグをオフの状態に切り替える。これにより、スロットルバルブ７の閉弁が禁止される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２５】
図２の制御ルーチンでは、ＥＧＲバルブ１３の開弁制御を開始した後にスロットルバルブ７の閉弁制御を行うので、コンプレッサ８ａに流入するガス流量の変動を抑えることができる。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。また、ＥＧＲバルブ１３の開弁制御とスロットルバルブ７の閉弁制御との間にエンジン１の吸入空気量に応じて開始ディレー時間Ｔ１を設けるので、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持することができる。そのため、例えばコンプレッサ８ａにおいてオイルシール部からのオイル漏れを防止することができる。
【００２６】
次に図３のＥＧＲ停止制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンもエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図３において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。図３のＥＧＲ停止制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ３１でスロットルバルブ７の開弁制御とＥＧＲバルブ１３の閉弁制御との間に設けられる停止ディレー時間Ｔ２を計測するための停止タイマがカウント中か否か判断する。停止タイマがカウント中と判断した場合はステップＳ１２及びＳ３２〜Ｓ３９をスキップしてステップＳ４０へ進む。一方、停止タイマが停止中と判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ３２においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲ停止条件が成立しているか否か判断する。ＥＧＲ停止条件は、例えばエンジン１の運転状態がＥＧＲ領域外の場合に成立していると判断される。ＥＧＲ停止条件の判別もこの手法に限定されない。公知のＥＧＲバルブ制御と同様の手法で行ってもよい。ＥＧＲ停止条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２７】
一方、ＥＧＲ停止条件が成立していると判断した場合はステップＳ３３に進み、ＥＣＵ２０は現在のスロットルバルブ７の開度を取得する。続くステップＳ１５においてＥＣＵ２０は、スロットルバルブ７の目標開度を算出する。この算出はＥＧＲガスの還流を停止させる際に行われる公知のスロットルバルブ制御と同様の手法で行えばよい。例えば、ＥＧＲバルブ１３が全閉にされた場合にエンジン１の運転状態が安定に維持される開度が目標開度として算出される。その後ステップＳ３５においてＥＣＵ２０は、スロットルバルブ７の開度を算出した目標開度に変更するべくスロットルバルブ７の開度制御を実行する。
【００２８】
次のステップＳ３６においてＥＣＵ２０は、スロットルバルブ７の開度制御を行う前に取得したスロットルバルブ７の開度が全開ではなく、かつ算出したスロットルバルブ７の目標開度が現在の開度よりも開き側か否か判断する。すなわち、スロットルバルブ７がこれから開弁されるか否か判断する。取得したスロットルバルブ７の開度が全開、又は算出したスロットルバルブ７の目標開度が現在の開度と同じか閉じ側の場合はステップＳ３７〜Ｓ３９をスキップしてステップＳ４０へ進む。一方、取得したスロットルバルブ７の開度が全開ではなく、かつ算出したスロットルバルブ７の目標開度が現在の開度よりも開き側の場合はステップＳ３７に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１の吸入空気量に基づいて停止ディレー時間Ｔ２を算出する。このステップＳ３７を実行することによりＥＣＵ２０は本発明の停止ディレー時間設定手段として機能する。吸気通路３への排気の還流を停止させる場合は、ＥＧＲバルブ１３が全閉にされるとともにスロットルバルブ７の開弁が行われるが、その際スロットルバルブ７が開弁された直後にＥＧＲバルブ１３が全閉にされるとコンプレッサ上流吸気圧が過度に低下するおそれがある。そこで、スロットルバルブ７の開弁制御とＥＧＲバルブ１３の閉弁制御との間に停止ディレー時間Ｔ２を設ける。この停止ディレー時間Ｔ２も、コンプレッサ上流吸気圧が所定圧力以上に維持されるように設定する。
【００２９】
停止ディレー時間Ｔ２も、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前の吸入空気量に応じて変化させる必要がある。ＥＧＲガスの流量はエンジン１の吸入空気量に影響され、吸入空気量が多いほどＥＧＲガスの流量も多く設定される。そのため、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前の吸入空気量が多い場合は、その量に応じた流量のＥＧＲガスが還流されている。そこで、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前の吸入空気量が多いほどスロットルバルブ７を十分に開弁可能なように停止ディレー時間Ｔ２を長く設定する。この設定は、例えば図５に示した関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行う。
【００３０】
次のステップＳ３８においてＥＣＵ２０は停止タイマの値を０にリセットし、その後ステップＳ３９において停止タイマのカウントを開始する。続くステップＳ４０においてＥＣＵ２０は停止タイマによるカウント開始から停止ディレー時間Ｔ２が経過したか否か判断する。停止ディレー時間Ｔ２が経過したと判断した場合はステップＳ４１に進み、ＥＣＵ２０は停止タイマを停止させる。続くステップＳ４２においてＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行ってもよいことを示すＥＧＲバルブ閉弁許可フラグをオンの状態に切り替える。これによりＥＧＲバルブ１３の閉弁が開始される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、停止ディレー時間Ｔ２が経過していないと判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ閉弁許可フラグをオフの状態に切り替える。これにより、ＥＧＲバルブ１３の閉弁が禁止される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３１】
このように排気の還流を停止させる場合はスロットルバルブ７の開弁制御を開始した後にＥＧＲバルブ１３の閉弁制御が行われるので、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制できる。また、スロットルバルブ７の開弁制御とＥＧＲバルブ１３の閉弁制御との間に停止ディレー時間Ｔ２を設けるので、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持することができる。
【００３２】
次に図６〜図９を参照してＥＧＲ開始制御ルーチン及びＥＧＲ停止制御ルーチンの各変形例を説明する。図６はＥＧＲ開始制御ルーチンの変形例を、図８はＥＧＲ停止制御ルーチンの変形例をそれぞれ示している。まず、図６のＥＧＲ開始制御ルーチンについて説明する。図６のＥＧＲ開始制御ルーチンは、エンジン１の運転中にＥＣＵ２０が実行する他の制御ルーチンと並列に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図６において図２と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図６の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０はまずステップＳ１２でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ１３においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲ実行条件が成立しているか否か判断する。ＥＧＲ実行条件が不成立と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、ＥＧＲ実行条件が成立していると判断した場合はステップＳ１４でＥＧＲバルブ１３の開度を取得し、その後ステップＳ１５でＥＧＲバルブ１３の目標開度を算出する。
【００３４】
次のステップＳ５１においてＥＣＵ２０は、エンジン１の吸入空気量に基づいてＥＧＲバルブ最低開度を設定する。このＥＧＲバルブ最低開度は、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持させるためにスロットルバルブ７の閉弁制御を行う前までにＥＧＲバルブ１３を開けるべき開度である。上述したようにスロットルバルブ７の閉弁制御を行う前の吸入空気量が多い場合は、吸入空気量が少ない場合と比較してＥＧＲバルブ１３の開度をより大きく、すなわちより開いておかないとスロットルバルブ７の閉弁にて減少した吸入空気量をそのときのＥＧＲバルブ１３の開度において導入されるＥＧＲガスにて補うことができないおそれがある。そこで、ＥＧＲバルブ最低開度は、スロットルバルブ７の閉弁制御を行う前の吸入空気量が多いほど開き側に設定する。この設定は、例えば図７に示した関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行う。このステップＳ５１を実行することによりＥＣＵ２０は本発明のＥＧＲバルブ最低開度設定手段として機能する。
【００３５】
続くステップＳ５２においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ目標開度がＥＧＲバルブ最低開度より小さいか否か判断する。ＥＧＲバルブ目標開度がＥＧＲバルブ最低開度と同じ、又はＥＧＲバルブ目標開度がＥＧＲバルブ最低開度より大きいと判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ１３の開度制御を実行する。一方、ＥＧＲバルブ目標開度がＥＧＲバルブ最低開度より小さいと判断した場合はステップＳ５３に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ目標開度にＥＧＲバルブ最低開度を設定する。具体的には、ＥＧＲバルブ目標開度にＥＧＲバルブ最低開度の値を代入する。これにより、ＥＧＲバルブ１３をＥＧＲバルブ最低開度まで開弁させることができる。その後、ステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ１３の開度制御を実行する。
【００３６】
ステップＳ１６にてＥＧＲバルブ１３の開度制御を実行した後はステップＳ５４に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ１３の開度がＥＧＲバルブ最低開度以上に変化したか否か判断する。ＥＧＲバルブ１３の開度がＥＧＲバルブ最低開度未満と判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ閉弁許可フラグをオフに切り替える。その後ステップＳ５４に戻り、ＥＧＲバルブ１３の開度がＥＧＲバルブ最低開度以上に変化するまでステップＳ５４及びＳ２４の処理を繰り返す。これにより、ＥＧＲバルブ１３の開度がＥＧＲバルブ最低開度以上に変化するまで、スロットルバルブ７の閉弁制御が禁止される。一方、ＥＧＲバルブ１３の開度がＥＧＲバルブ最低開度以上に変化したと判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ閉弁許可フラグをオンに切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
図６に示したＥＧＲ開始制御ルーチンでは、ＥＧＲバルブ１３がＥＧＲバルブ最低開度以上に開弁するまでスロットルバルブ７の閉弁制御が禁止されるので、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制し、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上により確実に維持できる。
【００３８】
次に図８を参照してＥＧＲ停止制御ルーチンの変形例について説明する。図８のＥＧＲ停止制御ルーチンもエンジン１の運転中にＥＣＵ２０が実行する他の制御ルーチンと並列に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図２及び図３と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図８の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１２でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ３２においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲ停止条件が成立しているか否か判断する。ＥＧＲ停止条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、ＥＧＲ停止条件が成立していると判断した場合はステップＳ３３でスロットルバルブ７の開度を取得し、その後ステップＳ３４でスロットルバルブ目標開度を算出する。
【００４０】
次のステップＳ６１においてＥＣＵ２０は、エンジン１の吸入空気量に基づいてスロットルバルブ最低開度を設定する。スロットルバルブ最低開度は、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持させるためにＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前までにスロットルバルブ７を開けるべき開度である。ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前までの吸入空気量が多い場合は、吸入空気量が少ない場合と比較してより多くのＥＧＲガスが吸気通路３に導入されている。そのため、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前までの吸入空気量が多いほど、ＥＧＲバルブ１３の全閉時に減少するＥＧＲガス量が多くなる。したがって、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上に維持するためには、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前までの吸入空気量が多いほどＥＧＲバルブ１３の閉弁制御の開始時により多くの吸入空気量が必要となる。そこで、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御を行う前までの吸入空気量が多いほどスロットルバルブ最低開度を開き側に設定する。この設定は、例えば図９に示した関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して行う。このステップＳ６１を実行することによりＥＣＵ２０は本発明のスロットルバルブ最低開度設定手段として機能する。
【００４１】
次のステップＳ６２においてＥＣＵ２０は、スロットルバルブ目標開度がスロットルバルブ最低開度より小さいか否か判断する。スロットルバルブ目標開度がスロットルバルブ最低開度と同じ、又はスロットルバルブ目標開度がスロットルバルブ最低開度より大きいと判断した場合はステップＳ３５に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ７の開度制御を実行する。一方、スロットルバルブ目標開度がスロットルバルブ最低開度より小さいと判断した場合はステップＳ６３に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ目標開度にスロットルバルブ最低開度を設定する。すなわち、スロットルバルブ目標開度にスロットルバルブ最低開度の値を代入する。これにより、スロットルバルブ７をスロットルバルブ最低開度まで開弁させることができる。その後ステップＳ３５に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ７の開度制御を実行する。
【００４２】
ステップＳ３５にてスロットルバルブ７の開度制御を実行した後はステップＳ６４に進み、ＥＣＵ２０はスロットルバルブ７の開度がスロットルバルブ最低開度以上に変化したか否か判断する。スロットルバルブ７の開度がスロットルバルブ最低開度未満と判断した場合はステップＳ４３に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ閉弁許可フラグをオフに切り替える。その後ステップＳ６４に戻り、スロットルバルブ７の開度がスロットルバルブ最低開度以上に変化するまでステップＳ６４及びＳ４３の処理を繰り返す。これにより、スロットルバルブ７の開度がスロットルバルブ最低開度以上に変化するまで、ＥＧＲバルブ１３の閉弁制御が禁止される。一方、スロットルバルブ７の開度がスロットルバルブ最低開度以上に変化したと判断した場合はステップＳ４２に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲバルブ閉弁許可フラグをオフに切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４３】
図８のＥＧＲ停止制御ルーチンでは、スロットルバルブ７がスロットルバルブ最低開度以上に開弁するまでＥＧＲバルブ１３の閉弁が禁止される。そのため、コンプレッサ上流吸気圧の過度の低下を抑制し、コンプレッサ上流吸気圧を所定圧力以上により確実に維持できる。
【００４４】
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、本発明は、タービンより上流の排気通路からコンプレッサより上流の吸気通路に排気の一部を還流する内燃機関に適用してもよい。また、タービン下流の排気通路からコンプレッサ上流の吸気通路に排気を還流する第１ＥＧＲ通路及びタービン上流の排気通路からコンプレッサ下流の吸気通路に排気を還流する第２ＥＧＲ通路を備えた内燃機関に適用してもよい。コンプレッサ上流吸気圧に対して設定される所定圧力は、本発明が適用される内燃機関の構成に応じて適宜設定してよい。例えば、ＥＧＲの実行時又は停止時に内燃機関のトルク変動を抑制可能なコンプレッサ上流吸気圧を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行するＥＧＲ開始制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】ＥＣＵが実行するＥＧＲ停止制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】吸入空気量と開始ディレー時間との関係の一例を示す図。
【図５】吸入空気量と停止ディレー時間との関係の一例を示す図。
【図６】ＥＧＲ開始制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図７】吸入空気量とＥＧＲバルブ最低開度との関係の一例を示す図。
【図８】ＥＧＲ停止制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図９】吸入空気量とスロットルバルブ最低開度との関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１  内燃機関
３  吸気通路
４  排気通路
７  スロットルバルブ
８  ターボ過給機
８ａ  コンプレッサ
１１  ＥＧＲ通路
１３  ＥＧＲバルブ
２０  エンジンコントロールユニット（制御手段、開始ディレー時間設定手段、ＥＧＲバルブ最低開度設定手段、停止ディレー時間設定手段、スロットルバルブ最低開度設定手段）
【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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【図８】
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【図９】
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