(57)【要約】【課題】車両の走行過度状態においてＥＧＲクーラを有するＥＧＲ通路とバイパス通路とを切り替える際に、吸気マニホールド温度の過剰な低下、急激な変化を抑制する。【解決手段】排気還流制御装置は、ＥＧＲクーラを経由して排気を吸気通路へ還流させるＥＧＲクーラ通路と、ＥＧＲクーラをバイパスして排気を吸気通路へ還流させるバイパス通路とを備える。ＥＧＲクーラ通路及びバイパス通路への排気の流量を制御する制御弁が設けられる。制御手段は、内燃機関の動作状態に応じて制御弁の開度を制御する。ここで、内燃機関の過渡時に排気の流路をＥＧＲクーラ通路とバイパス通路との間で切り替える場合、制御弁は制御弁を所定時間中間開度に保持する。これにより、排気流路の切り替え時に吸気マニホールドが過剰に冷やされて失火が発生したり、エミッションが悪化したりすることが防止される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気還流制御装置であって、
ＥＧＲクーラを有し、前記内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気を還流させるＥＧＲクーラ通路と、
前記ＥＧＲクーラをバイパスして排気を吸気通路へ還流させるバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラ通路及び前記バイパス通路への排気の流量を制御する制御弁と、
前記内燃機関の動作状態に応じて前記制御弁の開度を制御し、前記ＥＧＲクーラ通路と前記バイパス通路との間で排気の流路を切り替える制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の過渡時に排気の流路を切り替える際には、前記ＥＧＲクーラ通路と前記バイパス通路の両方に排気が流れる中間開度に前記制御弁を所定時間保持することを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項２】
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、
前記制御手段は、排気の流路を前記バイパス通路から前記ＥＧＲクーラ通路へ切り替える際にアクセル開度が所定開度以上である場合は、前記所定時間をゼロとすることを特徴とする請求項１に記載の排気還流制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を備え、
前記制御手段は、排気の流路を前記バイパス通路から前記ＥＧＲクーラ通路へ切り替える際に前記冷却水温が第１の所定温度より低い場合は、前記冷却水温が前記第１の所定温度以上となるまで前記制御弁を中間開度に保持することを特徴とする請求項１に記載の排気還流制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記制御弁を前記ＥＧＲクーラ通路側から中間開度に切り替える場合には、前記制御弁を第１の一定時間前記バイパス通路側に保持してから中間開度に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の排気還流制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記制御弁を前記バイパス通路側から中間開度に切り替える場合には、前記制御弁を第２の一定時間前記ＥＧＲクーラ通路側に保持してから中間開度に切り替えることを特徴とする請求項１又は４に記載の排気還流制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を備え、
前記制御手段は、前記冷却水温が第２の所定温度より低い場合には、前記第２の一定時間をゼロとすることを特徴とする請求項５に排気還流制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の吸気温を検出する吸気温検出手段を備え、
前記制御手段は、前記吸気温に基づいて前記所定時間を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの排気を吸気側に還流させる排気還流制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させることにより燃焼温度を低下させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する排気還流（以下、「ＥＧＲ」とも呼ぶ。）装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路に設けられたエンジン冷却水との熱交換器と、当該熱交換器をバイパスするバイパス通路と、当該バイパス通路への排気ガス流量を調整する排気ガス調整弁とを備え、エンジンの回転数や負荷に応じて排気ガス調整弁を全閉位置、中間位置及び全開位置に制御している。
【０００４】
特許文献２に記載のＥＧＲ装置では、吸気側に還流されるＥＧＲガスの温度を制御することにより、吸気マニホールドの温度を適切に制御している。
【０００５】
特許文献３は、ＥＧＲが実行される低中速域から、ＥＧＲが減少するか又はカットされる高速高負荷域に運転状態が移行する際にノックが発生する場合があることを記載している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８０２００号公報
【特許文献２】特開平１０−３３１７２０号公報
【特許文献３】特開平５−９９０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設けるとともに、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を備えるＥＧＲ装置において、内燃機関の運転状態がＥＧＲクーラの使用領域から、パイパス通路の使用領域へと瞬時に切り替わると、切り替え直後にＥＧＲガスがＥＧＲクーラにより過剰に冷却される。その結果、吸気マニホールドの温度が必要以上に低下して失火が生じ、ドライバビリティ及びエミッションが悪化する恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の走行過度状態において、ＥＧＲクーラを有するＥＧＲ通路とバイパス通路とを切り替える際に、吸気マニホールド温度の過剰な低下、急激な変化を抑制し、失火やエミッションの悪化を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの観点では、内燃機関の排気還流制御装置は、ＥＧＲクーラを有し、前記内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気を還流させるＥＧＲクーラ通路と、前記ＥＧＲクーラをバイパスして排気を吸気通路へ還流させるバイパス通路と、前記ＥＧＲクーラ通路及び前記バイパス通路への排気の流量を制御する制御弁と、前記内燃機関の動作状態に応じて前記制御弁の開度を制御し、前記ＥＧＲクーラ通路と前記バイパス通路との間で排気の流路を切り替える制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の過渡時に排気の流路を切り替える際には、前記ＥＧＲクーラ通路と前記バイパス通路の両方に排気が流れる中間開度に前記制御弁を所定時間保持する。
【００１０】
上記の排気還流制御装置は、ＥＧＲクーラを経由して排気を吸気通路へ還流させるＥＧＲクーラ通路と、ＥＧＲクーラをバイパスして排気を吸気通路へ還流させるバイパス通路とを備える。ＥＧＲクーラ通路及びバイパス通路への排気の流量を制御する制御弁が設けられる。制御手段は、内燃機関の動作状態に応じて制御弁の開度を制御する。ここで、内燃機関の過渡時に排気の流路をＥＧＲクーラ通路とバイパス通路との間で切り替える場合、制御手段は制御弁を所定時間中間開度に保持する。制御弁を中間開度に保持することにより、ＥＧＲクーラ通路とバイパス通路の両方に排気が流れる時間が確保される。これにより、排気流路の切り替え時に吸気マニホールドが過剰に冷やされて失火が発生したり、エミッションが悪化したりすることが防止できる。
【００１１】
上記の排気還流制御装置の一態様は、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、前記制御手段は、排気の流路を前記バイパス通路から前記ＥＧＲクーラ通路へ切り替える際にアクセル開度が所定開度以上である場合は、前記所定時間をゼロとする。
【００１２】
この態様では、排気の流路をバイパス通路からＥＧＲクーラ通路に切り替える場合において、アクセル開度が大きく全開加速が要求されているときには、制御弁を中間開度に保持せず、直ちにＥＧＲクーラ通路へ切り替える。これにより、全開加速要求時にＥＧＲガスの応答遅れを防止して狙いのＥＧＲ量を確保し、エミッションの悪化を防止する。
【００１３】
上記の排気還流制御装置の他の一態様は、前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を備え、前記制御手段は、排気の流路を前記バイパス通路から前記ＥＧＲクーラ通路へ切り替える際に前記冷却水温が第１の所定温度より低い場合は、前記冷却水温が前記第１の所定温度以上となるまで前記制御弁を中間開度に保持する。
【００１４】
この態様では、排気の流路をバイパス通路からＥＧＲクーラ通路に切り替える場合において、内燃機関の冷却水温が低いときには、冷却水温が適当な温度に上昇するまで制御弁を中間開度に維持して失火を防止する。
【００１５】
上記の排気還流制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記制御弁を前記ＥＧＲクーラ通路側から中間開度に切り替える場合には、前記制御弁を第１の一定時間前記バイパス通路側に保持してから中間開度に切り替える。
【００１６】
この態様では、制御弁をＥＧＲクーラ通路側から中間開度に切り替える際に、一旦バイパス通路側に切り替えて吸気マニホールド温度を迅速に上昇させてから中間開度に切り替える。これにより、切り替え時に吸気マニホールド温度が低下して失火が発生することを防止する。
【００１７】
上記の排気還流制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記制御弁を前記バイパス通路側から中間開度に切り替える場合には、前記制御弁を第２の一定時間前記ＥＧＲクーラ通路側に保持してから中間開度に切り替える。
【００１８】
この態様では、制御弁をバイパス通路側から中間開度に切り替える際に、一旦ＥＧＲクーラ通路側に切り替えて排気を冷却してから中間開度に切り替える。これにより、切り替え時に吸気マニホールド温度が必要以上に上昇し、ＥＧＲ量が低下してエミッションが悪化することを防止する。
【００１９】
上記の排気還流制御装置の好適な例では、前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を備え、前記制御手段は、前記冷却水温が第２の所定温度より低い場合には、前記第２の一定時間をゼロとする。制御弁をバイパス通路側から中間開度に切り替える際に、冷却水温が低いときには、上記のように一旦ＥＧＲクーラ通路への接続を行うと冷却水が冷え過ぎ、失火が発生する恐れがある。よって、冷却水温が低いときには、ＥＧＲクーラ通路への接続を行わず、制御弁をバイパス通路側から直ちに中間開度に切り替える。
【００２０】
上記の排気還流制御装置の他の一態様は、前記内燃機関の吸気温を検出する吸気温検出手段を備え、前記制御手段は、前記吸気温に基づいて前記所定時間を決定する。吸気温を参照して所定時間を適切に設定することにより、吸気マニホールドの温度を適切に制御し、失火やエミッションの悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気還流制御装置の概略構成を示す。図１において、実線矢印は吸気、排気の流れを示し、破線矢印は信号の流れを示す。
【００２３】
内燃機関の排気還流制御装置１００は、直列４気筒の内燃機関（以下、「エンジン」と呼ぶ。）１を備える。エンジン１の各気筒は、吸気マニホールド２及び排気マニホールド３に接続されている。
【００２４】
吸気マニホールド２に接続された吸気通路６には、エンジン１への流入空気量を計測するエアフローメータ（図示せず）と、スロットル弁（図示せず）と、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａと、吸気を冷却するインタークーラ５とが設けられている。排気マニホールド３に接続された排気通路７には、ターボチャージャ４のタービン４ｂが設けられている。
【００２５】
排気通路７の排気マニホールド３より下流側の位置と、吸気通路６の吸気マニホールド２より上流側の位置とは、ＥＧＲ通路１１により接続されている。ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁１０と、吸気側に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラ１３と、ＥＧＲ通路１１を流れる排気の流量を制御する切替弁（以下、「クーラ切替弁」と呼ぶ。）１２とが設けられている。また、ＥＧＲ通路１１に対して、ＥＧＲクーラ１３をバイパスするようにバイパス通路１４が設けられており、バイパス通路１４にはバイパス通路１４を流れる排気の流量を制御する切替弁（以下、「バイパス切替弁」と呼ぶ。）１５が設けられている。クーラ切替弁１２及びバイパス切替弁１５は、全閉状態と全開状態に加えて、中間開度に維持可能に構成されている。なお、以下の説明では、パイバス通路１４と区別するため、ＥＧＲ通路１１を「ＥＧＲクーラ通路１１」とも呼ぶ。
【００２６】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、排気還流制御装置１００の各要素を制御する。具体的に、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ１によりＥＧＲ弁１０の開閉を制御し、制御信号Ｓ２によりクーラ切替弁１２の開度を制御し、制御信号Ｓ３によりバイパス切替弁１５の開度を制御する。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０には、運転者によるアクセル操作に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７からアクセル開度検出信号Ｓ４が供給される。さらに、ＥＣＵ２０には、エンジン１の冷却水の温度（以下、「冷却水温」と呼ぶ。）を検出する水温センサ１８から冷却水温検出信号Ｓ５が供給される。
【００２８】
上記の構成において、クーラ切替弁１２及びバイパス切替弁１５は本発明における制御弁に相当し、ＥＣＵ２０は制御手段に相当する。また、アクセル開度センサ１７はアクセル開度検出手段に相当し、水温センサ１８は水温検出手段に相当する。
【００２９】
次に、排気還流制御装置１００の基本的な動作について説明する。ＥＣＵ２０は、エンジン１の負荷状態に応じて、ＥＧＲの有無及びＥＧＲクーラ通路１１とバイパス通路１４の切替を行う。
【００３０】
図２は、ＥＧＲ制御に使用されるマップの例を示す。エンジンの噴射量及び回転数（以下、「エンジンの負荷状態」とも呼ぶ。）に応じて、ＥＧＲの制御領域が規定されている。具体的に、噴射量が多く、回転数が高い高負荷状態では、ＥＧＲカット領域Ａ１に示すように、ＥＣＵ２０はＥＧＲを実行しない。即ち、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１０を全閉とし、排気が吸気側に還流しないようにする。
【００３１】
噴射量が少なく、回転数が中程度までの軽負荷状態では、吸気マニホールド２の温度低下を抑え、失火を防止する必要がある。このため、バイパス使用領域Ａ２に示されるように、ＥＣＵ２０はバイパス通路１４のみを使用してＥＧＲを実行する。即ち、図４（ａ）に示すように、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１０及びバイパス切替弁１５を全開とし、クーラ切替弁１２を全閉とする。よって、バイパス通路１４を通じて、温度の高いＥＧＲガスが吸気側に戻される。これにより、破線矢印４１に示す経路でＥＧＲガス（排気）が吸気側に還流する。以下、この状態を「バイパス通路ＥＧＲ」と呼ぶ。
【００３２】
噴射量が中程度であり、回転数が中程度までの中負荷状態では、ＥＧＲガスの温度を下げ、ＥＧＲガス量を増加させる必要がある。このため、クーラ使用領域Ａ３に示されるように、ＥＣＵ２０はＥＧＲクーラ通路１１のみを使用してＥＧＲを実行する。即ち、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１０及びクーラ切替弁１２を全開とし、バイパス切替弁１５を全閉とする。よって、ＥＧＲクーラ１３により冷却されたＥＧＲガスが吸気側に戻される。これにより、破線矢印４２に示す経路でＥＧＲガスが吸気側に還流する。以下、この状態を「クーラ通路ＥＧＲ」と呼ぶ。
【００３３】
次に、車両の走行の過渡状態において、ＥＧＲ制御をバイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲに切り替える場合の制御について検討する。図３は、バイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲに切り替える際の制御及び吸気マニホールド２の温度推移を示す。
破線で示すように、時刻ｔ１においてＥＧＲ制御がバイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲへ切り替わったとする。この場合、吸気マニホールド２の温度は破線グラフ３２に示すように変化する。この場合、それまでＥＧＲガスが通っておらず十分に冷却されたＥＧＲクーラ１３にＥＧＲガスが導入されるので、ＥＧＲガスが過剰に冷却され、破線矢印３２ｘに示すように、吸気マニホールド２の温度が過剰に低下する。これにより、失火が生じ、エミッション及びドライバビリティが悪化する恐れがある。
【００３４】
そこで、本実施形態では、ＥＣＵ２０はバイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲへの変更時に、所定時間にわたりクーラ切替弁１２及びバイパス切替弁１５を中間開度に保持し（以下、「中間開度ＥＧＲ」とも呼ぶ。）、その後クーラ通路ＥＧＲへの変更を行う。中間開度ＥＧＲ中は、図４（ｃ）の破線４３に示すように、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ通路１１とバイパス通路１４の両方を通って吸気側に戻される。よって、バイパス通路ＥＧＲ時とクーラ通路ＥＧＲ時の間の温度のＥＧＲガスが吸気側に戻される。
【００３５】
具体的に、図３の実線で示すように、ＥＣＵ２０は時刻ｔ１から所定時間Ｘにわたり中間開度ＥＧＲを実行し、その後の時刻ｔ２においてクーラ通路ＥＧＲに切り替える。この場合の吸気マニホールド２の温度を実線グラフ３１に示す。中間開度ＥＧＲ中は、高温のＥＧＲガスと、ＥＧＲクーラ１３で冷却されたＥＧＲが混ざった状態となる。この間にＥＧＲクーラ１３自体は暖機されるので、所定時間Ｘ後にクーラ通路ＥＧＲに変更したときには、狙った温度で安定したＥＧＲガスを吸気マニホールド２へ導入できるようになる。つまり、破線グラフ３２に示すように、吸気マニホールド２の温度が過剰に低下することがない。
【００３６】
このように、第１実施形態では、車両の走行の過渡状態、即ち軽負荷状態から中負荷状態への推移時に、バイパス通路ＥＧＲから、所定時間の中間開度ＥＧＲを経てクーラ通路ＥＧＲへと移行する。これにより、走行過渡状態での失火を防止し、ドライバビリティの安定化及びエミッションの改善が可能となる。
【００３７】
なお、中間開度ＥＧＲを実行する「所定時間Ｘ」は、吸気マニホールド２の温度やエンジン１の燃焼状態などに基づいて決定されることが望ましい。例えば、吸気マニホールド内の吸気温を検出する温度センサ（図示せず）を設け、ＥＣＵ２０が当該センサから出力される吸気温に基づいて所定時間Ｘを決定することとしてもよい。この場合、温度センサは吸気温検出手段として機能する。
【００３８】
次に、第１実施形態によるＥＧＲ制御の実施例について説明する。
【００３９】
（実施例１−１）
図５は、第１実施形態によるＥＧＲ制御の実施例１−１のフローチャートである。この制御は、主としてＥＣＵ２０がクーラ切替弁１２及びバイパス切替弁１５を制御することにより実現される。
【００４０】
まず、ＥＣＵ２０は、図２に例示するマップを参照し、現在のエンジンの負荷状態がＥＧＲ領域（図２における領域Ａ２又はＡ３）にあるか、即ち、ＥＧＲバルブ１０を開状態としているか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジンの負荷状態がＥＧＲ領域にある場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、エンジンの負荷状態がバイパス使用領域Ａ２にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。エンジンの負荷状態がバイパス使用領域Ａ２にある場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、エンジンの負荷状態がクーラ使用領域Ａ３に移行したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００４１】
エンジンの負荷状態がクーラ使用領域Ａ３に移行した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｘ（本例では時間Ｘ１）にわたり中間開度ＥＧＲを実行する（ステップＳ４）。即ち、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｘ１にわたりクーラ切替弁１２及びバイパス切替弁１５をともに中間開度に保持する。所定時間Ｘ１が経過すると、ＥＣＵ２０は、バイパス切替弁１５を全閉とするとともに、クーラ切替弁１２を全開とし、クーラ通路ＥＧＲを実行する（ステップＳ５）。そして、ＥＣＵ２０は処理を終了する。なお、ステップＳ１乃至Ｓ３の判定結果がＮｏの場合は、ＥＣＵ２０は処理を終了する。
【００４２】
これにより、図３に実線で示すように、バイパス通路ＥＧＲ、所定時間の中間開度ＥＧＲ、クーラ通路ＥＧＲの順にＥＧＲが実行される。
【００４３】
（実施例１−２）
実施例１−２では、原則的には実施例１−１と同様にバイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲを経てクーラ通路ＥＧＲへ切り替えを行う。但し、バイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲへ切り替える際に、ユーザにより全開加速要求がなされているか否かに応じて、中間開度ＥＧＲを実行するか否かを決定する。走行中に軽負荷から高負荷へエンジン負荷が変化する場合において、全開加速時には要求されるＥＧＲ率の応答遅れを無くすため、吸気マニホールド２にできるだけ冷却された密度の高いＥＧＲガスを戻したいという要求がある。そこで、アクセル開度センサ１７によりアクセル開度を検出し、ユーザの要求が全開加速要求である場合には、中間開度ＥＧＲを経ることなく、バイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲへの切り替えを実行する。これにより、全開加速要求時には吸気マニホールド２の温度を低く抑え、狙った量のＥＧＲガスを確保してエミッションの改善を図る。
【００４４】
図６にＥＧＲ制御の実施例１−２のフローチャートを示す。図６において、ステップＳ１１〜Ｓ１３は図５に示す実施例１−１のステップＳ１〜Ｓ３と同一であるので、説明は省略する。
【００４５】
ステップＳ１３において、エンジンの負荷状態がクーラ使用領域Ａ３へ移行したと判定された場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０はアクセル開度センサ１７からの検出信号Ｓ４に基づいて、全開加速が要求されているか否か、具体的にはアクセル開度が所定値Ｙ％以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４６】
アクセル開度がＹ％以上である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、全開加速が要求されているので、ＥＣＵ２０は直ちにクーラ通路ＥＧＲへ移行する。即ち、ＥＣＵ２０はバイパス切替弁１５を全閉とし、クーラ切替弁１２を全開とする（ステップＳ１６）。これにより、全開加速が要求されているときには、直ちに冷却されたＥＧＲガスを吸気側に供給できるようにしてエミッションの改善を図る。
【００４７】
一方、アクセル開度がＹ％未満の場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、全開加速は要求されていないので、実施例１−１と同様に、ＥＣＵ２０はバイパス切替弁１５及びクーラ切替弁１２を所定時間Ｘ１だけ中間開度に保持し（ステップＳ１５）、その後クーラ通路ＥＧＲへ移行する（ステップＳ１６）。
【００４８】
以上のように、実施例１−２では、全開加速要求時には冷却されたＥＧＲガスを直ちに吸気側へ送ってエミッションを改善する。一方、全開加速要求時以外には、実施例１−１と同様に中間開度ＥＧＲを経てクーラ通路ＥＧＲに移行することにより、吸気マニホールド２の急激な温度低下を防止し、失火の防止などを図る。
【００４９】
（実施例１−３）
図３を参照して説明したように、走行の過渡状態においてバイパス通路ＥＧＲから直接クーラ通路ＥＧＲに切り替えると、破線グラフ３２に示すようにＥＧＲガスが冷え過ぎ、吸気温が狙いより低くなる結果、失火の恐れが生じる。この現象は、エンジン始動直後や寒冷地など、エンジンの冷却水温が低い場合には特に顕著となる。そこで、実施例１−３では、エンジンの冷却水温が所定温度以上になるまでは中間開度ＥＧＲを継続する。また、バイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲへの切り替え時に、エンジンの冷却水温が極端に低い場合には、まずバイパス通路ＥＧＲをしばらく継続し、冷却水温を上昇させてから中間開度ＥＧＲ及びクーラ通路ＥＧＲへの移行を行う。
【００５０】
図７は実施例１−３によるＥＧＲ制御のフローチャートを示す。図７において、ステップＳ２１〜Ｓ２３は図５に示す実施例１−１のステップＳ１〜Ｓ３と同一であるので、説明は省略する。
【００５１】
ステップＳ２３において、エンジンの負荷状態がクーラ使用領域Ａ３へ移行したと判定された場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、水温センサ１８からの検出信号Ｓ５に基づいて、冷却水温が所定温度Ｚ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、所定温度Ｚ１は、冷却水温が極端に低い場合に対応する温度である。冷却水温が所定温度Ｚ１以下である場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、冷却水温が極端に低いので、ＥＣＵ２０はバイパス通路ＥＧＲを一定時間Ｘ２にわたり継続する（ステップＳ２５）。
【００５２】
こうして、ＥＣＵ２０は、冷却水温が所定温度Ｚ１を超えるまでバイパス通路ＥＧＲを継続し、冷却水温が所定温度Ｚ１以下でなくなると（ステップＳ２４；Ｎｏ）、冷却水温が所定温度Ｚ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。ここで、所定温度Ｚ２は、所定温度Ｚ１よりは高いが（即ち、Ｚ１＜Ｚ２）、まだ吸気マニホールド２を冷却しすぎると考えられる程度の温度である。冷却水温が所定温度Ｚ２以下である場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は中間開度ＥＧＲを所定時間Ｘ３にわたり継続する（ステップＳ２７）。
【００５３】
こうして、ＥＣＵ２０は、冷却水温が所定温度Ｚ２を超えるまで中間開度ＥＧＲを継続し、冷却水温が所定温度Ｚ２以下でなくなると（ステップＳ２６；Ｎｏ）、バイパス切替弁１５を全閉とするとともにクーラ切替弁１２を全開とし（ステップＳ１６）、クーラ通路ＥＧＲに移行する。
【００５４】
このように、本実施例では、冷却水温が低い場合には、バイパス通路ＥＧＲ又は中間開度ＥＧＲを継続し、冷却水温を上昇させてからクーラ通路ＥＧＲへの切り替えを行う。よって、吸気マニホールド２の温度が過剰に低くなり、失火などが生じることを確実に防止することができる。
【００５５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、バイパス通路ＥＧＲとクーラ通路ＥＧＲとの切り替え時に、基本的に中間開度ＥＧＲを経て切り替えを行う。図８に、第２実施形態におけるＥＧＲ制御のマップの一例を示す。図示のように、ＥＧＲ領域としては、バイパス使用領域Ａ２、クーラ使用領域Ａ３に加えて、中間開度使用領域Ａが規定されている。中間開度使用領域Ａ４は、エンジンの負荷としては、バイパス使用領域よりも高く、クーラ使用領域Ａ３よりも低い領域となっている。
【００５６】
図９（ａ）に、中負荷状態から軽負荷状態への過渡状態において、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合の制御例及び吸気マニホールド温度の推移を示す。破線で示すように、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ切り替える際には、破線５２で示す吸気マニホールド温度の上昇は緩やかとなる。このように、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへの切り替え時に吸気マニホールド温度の応答が遅いと、吸気マニホールド温度が低下することにより失火が発生する恐れがある。
【００５７】
そこで、第２実施形態では、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する際には、図９（ａ）の実線で示すように、一定時間Ｘ４にわたりバイパス通路ＥＧＲを実行する。即ち、クーラ通路ＥＧＲから、一定時間のバイパス通路ＥＧＲを経て、中間開度ＥＧＲへと移行する。バイパス通路ＥＧＲの期間は高温のＥＧＲガスが吸気側へ戻されるため、吸気マニホールドの温度を迅速に上昇させることができる。よって、図９（ａ）の実線のグラフ５１に示すように、吸気マニホールドの温度を迅速に上昇させ、失火を防止することができる。
【００５８】
図９（ｂ）に、軽負荷状態から中負荷状態への過渡状態において、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合の制御例及び吸気マニホールド温度の推移を示す。破線で示すようにバイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ切り替える際には、破線グラフ３６で示すように吸気マニホールド温度の低下は緩やかとなる。このように、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへの切り替え時に吸気マニホールド温度の応答が遅いと、吸気マニホールド温度が上昇し、ＥＧＲ率が低下してエミッションが悪化する恐れがある。
【００５９】
そこで、第２実施形態では、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する際には、図９（ｂ）の実線で示すように、一定時間Ｘ５にわたりクーラ通路ＥＧＲを実行する。即ち、バイパス通路ＥＧＲから、一定時間のクーラ通路ＥＧＲを経て、中間開度ＥＧＲへと移行する。クーラ通路ＥＧＲの期間はＥＧＲクーラ１３により冷却された低温のＥＧＲガスが吸気側へ戻されるため、吸気マニホールドの温度を迅速に下げることができる。よって、図９（ｂ）の実線グラフ３５に示すように、吸気マニホールドの温度を迅速に下げ、狙ったＥＧＲ率を確保してエミッションの悪化を防止する。
【００６０】
次に、第２実施形態によるＥＧＲ制御例について説明する。図１０は、第２実施形態によるＥＧＲ制御の実施例２−１のフローチャートを示す。なお、この処理は、ＥＣＵ２０がクーラ切り替え弁１２、バイパス切り替え弁１５などを制御することにより実現される。
【００６１】
まず、ＥＣＵ２０は、図８に例示するマップを参照し、現在のエンジンの負荷状態がＥＧＲ領域（図８における領域Ａ２〜Ａ３）にあるか、即ち、ＥＧＲバルブ１０を開状態としているか否かを判定する（ステップＳ３１）。エンジンの負荷状態がＥＧＲ領域にない場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は処理を終了する。
【００６２】
エンジンの負荷状態がＥＧＲ領域にある場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０はエンジンの負荷状態が中間開度使用領域Ａ４であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。エンジンの負荷状態が中間開度使用領域Ａ４である場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、処理は終了する。一方、エンジンの負荷状態が中間開度使用領域Ａ４でない場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、現在のエンジンの負荷状態がクーラ使用領域であるかバイパス使用領域であるかを判定する（ステップＳ３３）。
【００６３】
現在のエンジンの負荷状態がクーラ使用領域にある場合、ＥＣＵ２０は現在のエンジンの負荷状態が中間開度使用領域へ移行したか否かを判定する（ステップＳ３４）。中間開度使用領域へ移行していない場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、処理は終了する。エンジンの負荷状態が中間開度使用領域へ移行している場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は図９（ａ）の実線で示すように、所定時間Ｘ４にわたってバイパス通路ＥＧＲを実行し（ステップＳ３５）、続いてバイパス切替弁１５及びクーラ切替弁１２を中間開度に設定する（ステップＳ３８）。こうして、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲに移行するときには、図９（ａ）に示すように、一旦バイパス通路ＥＧＲを経由する。
【００６４】
一方、ステップＳ３３で現在のエンジンの負荷状態がバイパス使用領域である場合、ＥＣＵ２０は、エンジンの負荷状態が中間開度使用領域へ移行したか否かを判定する（ステップＳ３６）。中間開度使用領域へ移行していない場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、処理は終了する。一方、中間開度使用領域へ移行した場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は図９（ｂ）の実線で示すように、所定時間Ｘ５にわたってクーラ通路ＥＧＲを実行し（ステップＳ３７）、続いてバイパス切替弁１５及びクーラ切替弁１２を中間開度に設定する（ステップＳ３８）。こうして、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲに移行するときには、図９（ｂ）に示すように、一旦クーラ通路ＥＧＲを経由する。
【００６５】
以上のように、本実施例では、図８に示すように、ＥＧＲ領域としてバイパス使用領域と、クーラ使用領域と、中間開度使用領域とが規定されている場合において、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合にはクーラ通路ＥＧＲを経由することとしたので、吸気マニホールドの温度が狙いより上昇してＥＧＲ量が不足し、エミッションが悪化することを防止できる。また、クーラ通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合にはバイパス通路ＥＧＲを経由することとしたので、吸気マニホールドの温度が狙いより低下して失火が生じることを防止できる。
【００６６】
（実施例２−２）
上述のように、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合には、所定時間クーラ通路ＥＧＲを実行してから中間開度ＥＧＲへ移行することが有効である。しかし、エンジン始動時又は寒冷地などにおいて、エンジン冷却水温が低い状態で上記の制御を行うと、エンジン冷却水が冷え過ぎ、逆に失火を招く恐れがある。そこで、実施例２−２では、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する場合には、エンジン冷却水温を確認し、エンジン冷却水温が所定温度より低い場合には、クーラ通路ＥＧＲを経由せず、バイパス通路ＥＧＲから直接中間開度ＥＧＲへ移行する。
【００６７】
実施例２−２による制御例及びそのときの吸気マニホールド温度の推移を図１１に示す。図１１において、破線は実施例２−１のようにバイパス通路ＥＧＲからクーラ通路ＥＧＲを経由して中間開度ＥＧＲへ移行する制御例を示す。この場合、エンジン始動時や寒冷地などでエンジン冷却水温が低いと、吸気マニホールド温度は破線グラフ３９のように推移し、矢印３９ｘで示すように吸気マニホールド温度が過剰に低くなり、失火の原因となる。そこで、エンジン冷却水温が低い場合には、実線で示すように、バイパス通路ＥＧＲから直接中間開度ＥＧＲへ移行する。この場合、吸気マニホールド温度は実線グラフ３８で示すように低下しすぎることがなく、失火を防止することができる。
【００６８】
図１２は、実施例２−２によるＥＧＲ制御のフローチャートを示す。図１２において、ステップＳ４１〜４６は図１０に示すステップＳ３１〜３６と同様であるので、説明は省略する。
【００６９】
ステップＳ４６においてエンジンの負荷状態が中間開度使用領域へ移行すると、ＥＣＵ２０は、水温センサ１８からの検出信号Ｓ５に基づいて、エンジン冷却水温が所定温度Ｗ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。エンジン冷却水温が所定温度Ｗ以下である場合（ステップＳ４７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は直ちにバイパス切替弁１５及びクーラ切替弁１２を中間開度とし、中間開度ＥＧＲへ移行する（ステップＳ４９）。一方、エンジン冷却水温が所定温度Ｗ以下でない場合（ステップＳ４７；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０はクーラ通路ＥＧＲを経由して中間開度ＥＧＲへ移行する。即ち、ＥＣＵ２０は、所定時間Ｘ５にわたってクーラ通路ＥＧＲを実行し（ステップＳ４８）、続いてバイパス切替弁１５及びクーラ切替弁１２を中間開度に設定する（ステップＳ４９）。
【００７０】
以上のように、実施例２−２では、バイパス通路ＥＧＲから中間開度ＥＧＲへ移行する際、エンジン冷却水温が所定温度より低い場合には、クーラ通路ＥＧＲを経由せず直接中間開度ＥＧＲへ移行する。よって、吸気マニホールド温度が過剰に低下して失火が発生し、ドライバビリティ及びエミッションが悪化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態による内燃機関の排気還流制御装置の概略構成を示す。
【図２】エンジンの負荷状態に基づくＥＧＲ制御マップの一例を示す。
【図３】ＥＧＲ制御の一例及びそのときの吸気マニホールド温度の推移を示す。
【図４】バイパス通路ＥＧＲ、クーラ通路ＥＧＲ及び中間開度ＥＧＲにおけるＥＧＲガスの流れを示す。
【図５】実施例１−１によるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【図６】実施例１−２によるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【図７】実施例１−３によるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【図８】エンジンの負荷状態に基づくＥＧＲ制御マップの一例を示す。
【図９】第２実施形態におけるＥＧＲ制御例及び吸気マニホールド温度の推移を示す。
【図１０】実施例２−１によるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【図１１】実施例２−２によるＥＧＲ制御例及び吸気マニホールド温度の推移を示す。
【図１２】実施例２−２によるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１  エンジン
２  吸気マニホールド
３  排気マニホールド
１０  ＥＧＲ弁
１１  ＥＧＲ通路
１２  ＥＧＲクーラ切替弁
１３  ＥＧＲクーラ
１４  ＥＧＲクーラバイパス通路
１５  ＥＧＲクーラバイパス切替弁
１７  アクセル開度センサ
１８  水温センサ
２０  ＥＣＵ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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