(57)【要約】【課題】この発明は、過給機とＰＣＶ機構とを備えたシステムにおいて、ブローバイガス中の異物がデポジットとなってコンプレッサに付着するのを抑制することを目的とする。【解決手段】エンジン１０は、過給機５２とＰＣＶ機構５８とを備える。また、エンジン１０は、コンプレッサ５６の上流側に配置された第１スロットル弁４０と、コンプレッサ５６の下流側に配置された第２スロットル弁４２とを備える。ＥＣＵ９０は、過給状態での高負荷運転が行われてから減速運転が開始されたときに、デポジット剥離制御を実行する。デポジット剥離制御では、第１スロットル４０とＰＣＶバルブ６８とを閉弁し、第２スロットル弁４２を開弁する。これにより、コンプレッサ５６のディフューザ面等に付着したブローバイガス中の異物（初期段階のデポジット）を効率よく剥離させ、デポジットの堆積を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の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し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
前記コンプレッサの上流側で前記吸気通路の流路面積を調整する第１スロットル弁と、
前記コンプレッサの下流側で前記吸気通路の流路面積を調整する第２スロットル弁と、
一端側が内燃機関のクランクケースまたはシリンダヘッドの内部空間に接続され、他端側が前記コンプレッサの上流側かつ前記第１スロットル弁の下流側となる位置で前記吸気通路に接続されたＰＣＶ通路と、
前記ＰＣＶ通路の流路面積を調整することが可能なＰＣＶバルブと、
内燃機関が減速運転されるときに、前記第１スロットル弁と前記ＰＣＶバルブとを閉弁し、前記第２スロットル弁を開弁する減速時弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記減速時弁制御手段は、過給状態での高負荷運転が行われてから減速運転が開始されたときに作動する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
減速運転が開始されてから所定時間が経過したときに前記第２スロットル弁を閉弁し、更に当該第２スロットル弁の閉弁後に前記第１スロットル弁を開弁して前記ＰＣＶバルブの開弁を許可する弁復帰制御手段を備えてなる請求項１または２に記載の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、例えば過給機と、そのコンプレッサの上流にブローバイガスを供給する機能とを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１１−１１７４３３号公報）に開示されているように、過給機とＰＣＶ機構（ブローバイガスの処理装置）とを備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、内燃機関の吸気通路に配置した過給機のコンプレッサの上流側にブローバイガスを流入させる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１７４３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２０９７０３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８５１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、ブローバイガスに煤、燃料、水分等の異物が含まれていることが多い。このため、これらの異物がブローバイガスと共にコンプレッサに流入すると、例えばオイル等がコンプレッサのディフューザ面に付着することによって、ディフューザ面にデポジットが堆積するという問題がある。
【０００５】
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、過給機とＰＣＶ機構とを備えたシステムにおいて、ブローバイガス中の異物がコンプレッサに付着するのを抑制し、デポジットの堆積を低減させることが可能な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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の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し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
前記コンプレッサの上流側で前記吸気通路の流路面積を調整する第１スロットル弁と、
前記コンプレッサの下流側で前記吸気通路の流路面積を調整する第２スロットル弁と、
一端側が内燃機関のクランクケースまたはシリンダヘッドの内部空間に接続され、他端側が前記コンプレッサの上流側かつ前記第１スロットル弁の下流側となる位置で前記吸気通路に接続されたＰＣＶ通路と、
前記ＰＣＶ通路の流路面積を調整することが可能なＰＣＶバルブと、
内燃機関が減速運転されるときに、前記第１スロットル弁と前記ＰＣＶバルブとを閉弁し、前記第２スロットル弁を開弁する減速時弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明によると、前記減速時弁制御手段は、過給状態での高負荷運転が行われてから減速運転が開始されたときに作動する構成としている。
【０００８】
第３の発明は、減速運転が開始されてから所定時間が経過したときに前記第２スロットル弁を閉弁し、更に当該第２スロットル弁の閉弁後に前記第１スロットル弁を開弁して前記ＰＣＶバルブの開弁を許可する弁復帰制御手段を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、第１スロットル及びＰＣＶバルブを閉弁して吸気通路を閉塞しつつ、第２スロットル弁を開弁して吸気通路内の空気を筒内に吸込むことができる。これにより、減速運転中には、過給機のコンプレッサに大きな吸気負圧を作用させ、コンプレッサのディフューザ面等に付着したブローバイガス中の異物（初期段階のデポジット）を効率よく剥離させることができる。従って、コンプレッサの内部にデポジットが堆積するのを抑制し、コンプレッサの性能を良好な状態に保持することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、減速時弁制御手段は、過給状態での高負荷運転から減速運転が開始されたときに、吸気圧を過給圧（正圧）から大きな負圧へと急速に変化させることができる。そして、この急速な負圧への変化をコンプレッサのディフューザ面等に作用させ、異物の剥離を効果的に行うことができる。
【００１１】
第３の発明によれば、弁復帰制御手段は、減速運転が開始されてから所定時間が経過したときに第２スロットル弁を閉弁し、更に当該第２スロットル弁の閉弁後に第１スロットル弁を開弁してＰＣＶバルブの開弁を許可することができる。従って、減速時弁制御手段によりデポジットを剥離する制御を実行した場合でも、減速時の加速度（減速度）を変化させることなく、通常の減速状態へとスムーズに復帰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に適用されるエンジンの断面図である。
【図２】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３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される高負荷運転判定処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される減速有無判定処理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】
【００１３】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、本発明の実施の形態１に適用されるエンジンの断面図であり、図２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。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、過給機付きの多気筒型エンジン１０を備えている。エンジン１０の外郭は、内部にシリンダが形成されたシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２上に搭載されたシリンダヘッド１４と、クランクケース１６、オイルパン１８等により構成されている。クランクケース１６は、シリンダブロック１２の下部側に取付けられ、オイルパン１８により下側から施蓋されている。クランクケース１６内の空間には、エンジンの潤滑油が収容されている。
【００１４】
また、シリンダブロック１２の内部には、ピストン２０により燃焼室２２が形成されており、ピストン２０はクランク軸２４に連結されている。燃焼室２２の上部には、吸気ポート及び排気ポートが開口している。エンジンの各気筒は、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、混合気に点火する点火プラグ２８と、吸気ポートを開閉する吸気バルブ３０と、排気通路ポートを開閉する排気バルブ３２とを備えている。また、各気筒の吸気ポートには、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路３４が吸気マニホールド３４ａ（図２参照）を介して接続されている。
【００１５】
吸気通路３４には、図１及び図２に示すように、吸入空気を清浄化するエアクリーナ３６と、吸入空気を冷却するインタークーラ３８と、吸気通路３４の流路面積（及び吸入空気量）を調整することが可能な第１及び第２スロットル弁４０，４２とが配置されている。ここで、第１及び第２スロットル弁４０，４２は、電子制御式のバタフライ弁等により構成され、後述のＥＣＵ９０により制御される。また、第１スロットル弁４０は、後述するコンプレッサ５６の上流側に配置され、第２スロットル弁４２は、コンプレッサ５６の下流側に配置されている。一方、各気筒の排気ポートには、排気ガスを排出する排気通路４４が排気マニホールド４４ａ（図２参照）を介して接続されている。排気通路４４には、例えばＣＯ触媒等の排気浄化触媒４６と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ４８とが配置されている。
【００１６】
また、エンジン１０は、図１及び図２に示すように、公知の過給機５２とＰＣＶ機構５８とを備えている。過給機５２は、排気通路４４に配置されたタービン５４と、吸気通路３４に配置されたコンプレッサ５６とを備えており、エンジンの排気圧を利用して吸入空気を過給する。一方、ＰＣＶ機構５８は、クランクケース１６内に生じるブローバイガスを吸気通路３４に流入させ、ブローバイガスを筒内で再燃焼させるもので、図１に示すように、ＰＣＶ通路６０，新気導入配管６６、ＰＣＶバルブ６８等を備えている。
【００１７】
ＰＣＶ通路６０の一端側（流入側）は、例えばシリンダブロック１２の内部またはその外側に沿って形成された補助通路６２と、シリンダヘッド１４のヘッドカバーの内部に設けられたセパレータ６４とを介して、クランクケース１６の内部空間に接続されている。ＰＣＶ通路６０の他端側（流出側）は、過給機５２のコンプレッサ５６の上流側かつ第１スロットル弁４０の下流側となる位置で吸気通路３４に接続された流出口６０ａとなっている。また、ＰＣＶ通路６０には、電磁式の流量制御弁等からなるＰＣＶバルブ６８が配置されている。ＰＣＶバルブ６８は、後述のＥＣＵ９０により制御され、ＰＣＶ通路６０の流路面積（ブローバイガスの流量）を調整することができる。
【００１８】
また、本実施の形態では、図２に示すように、ＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ機構７０と、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ機構７６とを搭載したデュアルＥＧＲ型のエンジン１０を採用している。ＨＰＬ−ＥＧＲ機構７０は、排気ガスの一部を排気通路４４（排気マニホールド４４ａ）から吸気通路３４（吸気マニホールド３４ａ）に還流させるものである。ＨＰＬ−ＥＧＲ機構７０は、吸気マニホールド３４ａと排気マニホールド４４ａとの間に接続された高圧ＥＧＲ通路７２と、高圧ＥＧＲ通路７２を介して吸気通路３４に還流される排気ガスの還流量を調整する電磁駆動式の高圧ＥＧＲ弁７４とを備えている。
【００１９】
一方、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７６は、過給機５２のタービン５４及び排気浄化装置（排気浄化触媒４６、ＤＰＦ４８等）を通過した後の排気ガスをコンプレッサ５６の上流側に還流させるもので、低圧ＥＧＲ通路７８、低圧ＥＧＲ弁８０及び排気絞り弁８２を備えている。低圧ＥＧＲ通路７８は、一端側がタービン５４及び前記排気浄化装置の下流位置で排気通路４４に接続され、他端側がコンプレッサ５６の上流位置で吸気通路３４に接続されている。低圧ＥＧＲ弁８０は、低圧ＥＧＲ通路７８を介して吸気通路３４に還流される排気ガスの還流量を調整するものである。排気絞り弁８２は、排気ガスを低圧ＥＧＲ通路７８に導入するもので、低圧ＥＧＲ通路７８の下流側で排気通路４４に配置されている。また、低圧ＥＧＲ通路７８には、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ８４が配置されている。
【００２０】
また、本実施の形態のシステムは、図１に示すように、エンジンの制御に必要な各種のセンサを含むセンサ系統と、エンジンの運転状態を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）９０とを備えている。センサ系統には、クランク軸２４の回転を検出するクランク角センサ、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサ８６（図２参照）、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、吸気圧（過給圧）を検出する吸気圧センサ、運転者のアクセル操作を検出するアクセルセンサ等が含まれている。これらのセンサはＥＣＵ９０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ９０の出力側には、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、スロットル弁４０，４２、ＰＣＶバルブ６８、ＥＧＲ弁７４，８０、排気絞り弁８２等のアクチュエータが接続されている。
【００２１】
そして、ＥＣＵ９０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、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クランク角及びエンジン回転数（機関回転数）を検出し、エアフローセンサ８６により吸入空気量を検出すると共に、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて負荷率（機関負荷）を算出し、吸入空気量、負荷率等に基いて燃料噴射量を算出する。そして、クランク角に基いて燃料の噴射タイミングを決定し、燃料噴射を実行する。また、エンジンの運転状態等に応じて点火時期を決定し、点火制御を実行する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジンを運転する。
【００２２】
また、ＥＣＵ９０は、エンジンの運転状態に応じて過給圧制御、ＥＧＲ制御、ＰＣＶ制御等を含む各種の制御を実行する。具体的に述べると、過給圧制御では、過給機５２により生じる過給圧を運転状態に応じて制御する。また、ＥＧＲ制御では、ＥＧＲ機構７０，７６により排気ガスの一部を吸気通路３４に還流させる。ここで、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７６の作動時には、排気絞り弁８２が閉弁側に駆動されることにより、排気ガスの一部が排気通路４４から低圧ＥＧＲ通路７８を介して吸気通路３４に還流される。この排気ガスは、吸気通路３４で新気と合流した後に、コンプレッサ５６、インタークーラ３８及び第２スロットル弁４２を介して各気筒の燃焼室２２に流入する。また、ＰＣＶ制御では、ＰＣＶバルブ６８を開閉させることにより、クランクケース１６内で生じるブローバイガスをＰＣＶ機構５８から吸気通路３４に還流させ、このガスを混合気と共に再燃焼させる。
【００２３】
［実施の形態１の特徴］
一般に、過給機付きエンジンでは、吸気圧が高くなる過給時でもブローバイガスを吸気通路３４に確実に還流させるために、ＰＣＶ通路６０の流出口６０ａをコンプレッサ５６の上流側に配置する構成が採用される。しかし、この場合には、ブローバイガスに含まれる煤、燃料、水分等の異物がコンプレッサ５６に流入するので、流入した異物がデポジットとなってコンプレッサ５６の出口のディフューザ面に堆積し、コンプレッサ５６の性能が低下するという問題がある。特に、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７６が搭載されたエンジンでは、コンプレッサ５６のディフューザ面が局部的に高温となることにより、上記問題が生じ易い。詳しく述べると、まず、ＬＰＬ−ＥＧＲ機構７６から吸気系に還流された排気ガスは、新気と十分に混合せずにコンプレッサ５６に流入し、流入ガスの温度にムラを生じさせる傾向がある。この流入ガスにコンプレッサ５６での断熱圧縮が作用すると、流入ガスの温度が局部的に高温となり、コンプレッサ５６のディフューザ面に高温部が生じる。そして、この高温部にブローバイガスが接触すると、ブローバイガスに含まれる異物のうち揮発性の高い成分だけが蒸発し、残りの成分がデポジットとなってディフューザ面に堆積することになる。
【００２４】
このため、本実施の形態では、第１及び第２スロットル弁４０，４２を用いてコンプレッサ５６の内部を負圧状態とすることにより、ディフューザ面に付着した異物を早期に剥離させ、この異物がデポジットとなって固着するのを防止する構成としている。詳しく述べると、ＥＣＵ９０は、過給状態での高負荷運転が行われてから、減速運転が開始されたときに、デポジット剥離制御を実行する。デポジット剥離制御とは、第１スロットル４０とＰＣＶバルブ６８とを閉弁し、かつ、第２スロットル弁４２を開弁状態に保持するもので、少なくとも所定時間ｔ１にわたって継続される。ここで、所定時間ｔ１は、コンプレッサ５６のディフューザ面等に付着したブローバイガス中の異物を負圧により剥離させるのに適した時間である。
【００２５】
上記デポジット剥離制御によれば、第１スロットル４０及びＰＣＶバルブ６８を閉弁して吸気通路３４を閉塞しつつ、第２スロットル弁４２を開弁して吸気通路３４内の空気を筒内に吸込むことができる。この結果、過給状態での高負荷運転から減速運転が開始されたときに、吸気圧を過給圧（正圧）から大きな負圧へと急速に変化させることができる。そして、この急速な負圧への変化により、コンプレッサ５６のディフューザ面等に付着したブローバイガス中の異物（初期段階のデポジット）を効率よく剥離させることができる。従って、コンプレッサ５６の内部にデポジットが堆積するのを抑制し、コンプレッサ５６の性能を良好な状態に保持することができる。
【００２６】
また、ＥＣＵ９０は、減速運転が開始されてからの経過時間が前記所定時間ｔ１に達したときに、デポジット剥離制御を終了して弁復帰制御を実行する。弁復帰制御では、まず、第２スロットル弁４２を閉弁する。次に、減速運転が開始されてから継続した状態で所定時間ｔ２（ｔ２＞ｔ１）が経過したときに、第１スロットル弁４２を開弁し、更にＰＣＶバルブ６８の開弁を許可（即ち、通常のＰＣＶ制御の再開を許可）する。上記弁復帰制御によれば、デポジット剥離制御を実行した場合でも、減速時の加速度（減速度）を変化させることなく、通常の減速状態へとスムーズに復帰することができる。
【００２７】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図３及び図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される高負荷運転判定処理を示すフローチャートである。また、図４は、減速有無判定処理を示すフローチャートである。これらの図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。まず、図３に示すルーチンについて説明すると、ステップＳ１では、エンジン回転数ＮＥが所定の高回転数判定値Ｎ１以上であるか否かを判定し、ステップＳ２では、燃料噴射量ｑ１が所定の大噴射量判定値ｑ１以上であるか否かを判定する。これらの判定値Ｎ１，ｑ１は、エンジンの運転領域において高回転高負荷領域の境界に対応するように予め設定されている。
【００２８】
ステップＳ１，Ｓ２の両方で判定が成立した場合には、エンジンが高回転高負荷領域で運転されていると判断し、ステップＳ３において、高回転高負荷運転の継続時間（累積経過時間ｔ）が所定時間ｔ０以上であるか否かを判定する。そして、ステップＳ３の判定が成立した場合には、デポジット剥離制御が有効となる程度の時間にわたって高回転高負荷運転が継続されていると判断し、Ｓ４において、図４に示す減速有無判定処理に移行する。また、Ｓ３の判定が不成立の場合には、デポジット剥離制御の効果を得るには高回転高負荷運転の継続時間が足りないと判断し、ステップＳ１〜Ｓ３を繰返しつつ、ステップＳ３の判定が成立するまで待機する。一方、ステップＳ１，Ｓ２の何れかで判定が不成立の場合には、エンジンが高回転高負荷領域で運転されていないと判断し、図３に示すルーチンを終了する。
【００２９】
次に、図４に示すルーチンでは、まず、ステップＳ５において、エンジンが減速運転されているか否かを判定する。この判定は、例えばエンジン回転数、アクセルポジションセンサ、アイドルスイッチ等に基いて行うことができる。そして、ステップＳ５の判定が成立した場合には、過給状態での高負荷運転が行われてから、減速運転が開始されたタイミングであると判断し、ステップＳ６において、デポジット剥離制御を実行する。
【００３０】
次に、ステップＳ７では、減速運転が開始されてからの経過時間が所定時間ｔ１以上に達したか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、ステップＳ５〜Ｓ７を繰返しつつ、ステップＳ７の判定が成立するまでデポジット剥離制御を継続する。また、ステップＳ７の判定が成立した場合には、デポジット剥離制御を終了して弁復帰制御を実行する。弁復帰制御では、まず、ステップＳ８において、第２スロットル弁４２を閉弁する。そして、ステップＳ９では、減速運転が開始されてからの経過時間が前記所定時間ｔ１よりも大きな所定時間ｔ２以上に達したか否かを判定する。そして、ステップＳ９の判定が成立した場合には、ステップＳ１０において、第１スロットル弁４０を開弁し、図４に示すルーチンを終了する。また、ステップＳ９の判定が不成立の場合には、ステップＳ１０を実行せずに、ルーチンを終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ５の判定が不成立の場合には、減速運転を実行していない通常の運転中であると判断され、ステップＳ１１が実行される。この場合、ステップＳ１１では、第１スロットル弁４０を開弁状態に保持し、第２スロットル弁４２を通常制御により駆動する。ここで、通常制御とは、エンジンの要求出力、運転者のアクセル操作等に応じて第２スロットル弁４２を開閉するものである。また、ステップＳ１１では、ＰＣＶバルブ６８を通常制御により駆動し、前述のＰＣＶ制御を実行する。
【００３２】
なお、前記実施の形態１では、図４中のステップＳ５，Ｓ６が請求項１，２における減速時弁制御手段の具体例を示し、ステップＳ７〜Ｓ１０が請求項３における弁復帰制御手段の具体例を示している。また、実施の形態１では、ＰＣＶバルブ６８として、電磁式の流量制御弁等を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、ＰＣＶバルブとして、吸気負圧が増加したときに当該負圧により作動してＰＣＶ通路６０を閉じる負圧作動式のアクチュエータを採用してもよい。また、実施の形態１では、図１において、ガソリンエンジンを例示したが、本発明は、ディーゼルエンジン等を含む他の内燃機関にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  シリンダブロック
１４  シリンダヘッド
１６  クランクケース
１８  オイルパン
２０  ピストン
２２  燃焼室
２４  クランク軸
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  吸気バルブ
３２  排気バルブ
３４  吸気通路
３６  エアクリーナ
３８  インタークーラ
４０  第１スロットル弁
４２  第２スロットル弁
４４  排気通路
５２  過給機
５４  タービン
５６  コンプレッサ
５８  ＰＣＶ機構
６０  ＰＣＶ通路
６０ａ  流出口
６２  補助通路
６４  セパレータ
６６  新気導入配管
６８  ＰＣＶバルブ
７０  ＨＰＬ−ＥＧＲ機構
７６  ＬＰＬ−ＥＧＲ機構
９０  ＥＣＵ
【図１】
2013164053.tif 000003
【図２】
2013164053.tif 000004
【図３】
2013164053.tif 000005
【図４】
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