CN108506117A - 用于内燃机的控制装置和内燃机的控制方法 - Google Patents

用于内燃机的控制装置和内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种用于内燃机的控制装置和内燃机的控制方法，所述内燃机包括：中冷器，其对由压缩机压缩的进气气体进行冷却；冷却器旁通通路，其绕过中冷器；以及冷却器旁通阀，其对冷却器旁通通路进行开闭，在所述内燃机中，向中冷器的上游侧导入排气再循环气体。电子控制单元构成为，在高排气再循环率区域的使用期间，打开冷却器旁通阀，在低排气再循环率区域的使用期间，关闭冷却器旁通阀。

Description

用于内燃机的控制装置和内燃机的控制方法
技术领域
本发明涉及用于内燃机的控制装置和内燃机的控制方法。更详细而言，涉及用于向比中冷器靠上游侧的进气通路导入EGR气体的内燃机的控制装置和内燃机的控制方法。
背景技术
例如，在日本特开2007-211595中公开有具备涡轮增压器、中冷器及低压EGR装置的内燃机。该低压EGR装置所具备的EGR通路将比涡轮增压器的压缩机靠上游侧的进气通路与比涡轮增压器的涡轮靠下游侧的排气通路连接。中冷器配置在压缩机的下游。因此，根据上述低压EGR装置，EGR气体向比中冷器靠上游侧的进气通路导入。
发明内容
为了提高内燃机的热效率，提高EGR率是有效的方法。在内燃机中，有的如在日本特开2007-211595中记载的内燃机那样，具有向比中冷器靠上游侧的进气通路导入EGR气体的构成。在具有本构成的内燃机中，当进气空气与EGR气体的混合气体在中冷器中被冷却到该混合气体的露点以下时，会产生冷凝水。当产生冷凝水时，可能会产生进气通路壁的腐蚀等问题。因此，需要抑制冷凝水的产生。
作为抑制上述的冷凝水的产生的对策之一，已知有使进气气体(上述混合气体)的温度比露点高这一对策。当EGR率变高时，由于进气气体中所含有的水分的量增多而露点变高。因此，当提高EGR率时，为了抑制冷凝水的产生而需要的进气气体温度的值变高。当进气气体温度变高时，在高负荷区域容易产生爆震。当使点火正时延迟以抑制爆震时，热效率降低。
因此，在本发明申请时的技术常识下，难以实现兼顾冷凝水的产生抑制和爆震抑制、并且充分提高EGR率这一效果。与此相对，通过本申请发明人的深入研究，得到以下那样的见解。即，知道了：当使用25％以上的“高EGR率”时，即使在高进气气体温度下，也能够与低进气气体温度下同等水平地抑制爆震并且改善热效率。
另一方面，在高负荷区域，在相同的高进气气体温度下，当EGR率变高时，燃烧气体温度下降。因此，在高负荷区域，在相同的高进气气体温度下，EGR率较低的一方容易产生爆震。因此，当利用高进气气体温度时，在要求上述的高EGR率的高EGR率区域下，关于爆震抑制和提高热效率能够得到良好的燃烧特性，但在要求小于25％的低EGR率(包括零)的低EGR率区域，利用高进气气体温度这一情况从爆震的抑制(和与此相伴的发动机转矩变动的抑制)的观点出发需要改善。
本发明用于如下内燃机，在该内燃机中，向比中冷器靠上游侧的进气通路导入EGR气体、并且为了提高热效率而利用25％以上的高EGR率，本发明使得在要求高EGR率的高EGR率区域和要求小于高EGR率的低EGR率的低EGR率区域中的任一方的使用期间，都能够兼顾爆震的抑制和冷凝水的产生抑制。
本发明的第一技术方案是用于内燃机的控制装置。所述内燃机包括：点火装置，其对汽缸内的混合气进行点火；增压器，其包括设置于进气通路的压缩机；中冷器，其对由所述压缩机压缩的进气气体进行冷却；排气再循环装置，其包括排气再循环通路，所述排气再循环通路构成为将比所述中冷器靠上游侧的所述进气通路与排气通路连接；冷却器旁通通路，其连接于所述进气通路，并且绕过所述中冷器；流路切换阀，其切换冷却器通过流路方式和冷却器旁通流路方式，所述冷却器通过流路方式是所述进气气体通过所述中冷器的方式，所述冷却器旁通流路方式是所述进气气体通过所述冷却器旁通通路的方式；以及电子控制单元。所述电子控制单元构成为，在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式。所述电子控制单元构成为，在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，控制所述流路切换阀以选择所述冷却器通过流路方式。所述高排气再循环率区域和所述低排气再循环率区域包含于所述内燃机的运转区域。
根据上述构成，在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，选择冷却器旁通流路方式，所以，在高进气气体温度下利用高排气再循环率。由此，能够兼顾基于高进气气体温度的利用的冷凝水的产生抑制、和基于高排气再循环率的利用的爆震的抑制，并且能够实现基于高排气再循环率的利用的热效率的提高。另一方面，在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，选择冷却器通过流路方式，所以，在低进气气体温度下利用低排气再循环率。由此，即使低排气再循环率区域内的使用区域是高负荷区域，也能够兼顾基于低进气气体温度的利用的爆震的抑制和通过使排气再循环率为零或较低值而实现的冷凝水的产生抑制。在高排气再循环率区域和低排气再循环率区域中的任一方的使用期间，都能够兼顾爆震的抑制和冷凝水的产生抑制。另外，根据上述构成，利用能够在冷却器通过流路方式与冷却器旁通流路方式之间变更进气气体的流路方式的流路切换阀，所以，能够以较高的响应性切换进气气体温度。因此，能够良好地抑制由于进气气体温度的切换的滞后引起的爆震和冷凝水的产生、并且能够进行进气气体温度的切换。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为，在从所述低排气再循环率区域向所述高排气再循环率区域转移时的、实际排气再循环率相对于目标排气再循环率的增加滞后期间中，不进行为了选择所述冷却器旁通流路方式的所述流路切换阀的控制。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为，在所述增加滞后期间中，在进气空气与排气再循环气体的混合气体的露点上升到在所述中冷器中流通的冷却水的温度以上时，允许控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为，在伴随所述混合气体的露点上升到所述冷却水的温度以上而控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式之后的所述增加滞后期间中，在发动机转矩变动比判定值高的情况下，控制所述点火装置以使得点火正时延迟。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为，在从所述高排气再循环率区域向所述低排气再循环率区域转移时的、实际排气再循环率相对于目标排气再循环率的减少滞后期间中，不进行为了选择所述冷却器通过流路方式的所述流路切换阀的控制。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为，在所述减少滞后期间开始之后，不进行为了选择所述冷却器通过流路方式的所述流路切换阀的控制，直到在假定为选择了所述冷却器通过流路方式时的进气空气与排气再循环气体的混合气体的露点在所述减少滞后期间中成为在所述中冷器中流通的冷却水的温度以下为止。
在所述控制装置中，也可以是，所述电子控制单元构成为基于发动机转速来推定实际排气再循环率，所述电子控制单元构成为基于所推定出的所述实际排气再循环率来推定所述混合气体的露点。
本发明的第二技术方案是用于内燃机的控制方法。所述内燃机包括：点火装置，其对汽缸内的混合气进行点火；增压器，其包括设置于进气通路的压缩机；中冷器，其对由所述压缩机压缩的进气气体进行冷却；排气再循环装置，其包括排气再循环通路，所述排气再循环通路构成为将比所述中冷器靠上游侧的所述进气通路与排气通路连接；冷却器旁通通路，其连接于所述进气通路，并且绕过所述中冷器；流路切换阀，其切换冷却器通过流路方式和冷却器旁通流路方式，所述冷却器通过流路方式是所述进气气体通过所述中冷器的方式，所述冷却器旁通流路方式是所述进气气体通过所述冷却器旁通通路的方式；以及电子控制单元。所述控制方法包括：在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，通过所述电子控制单元来控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式；并且，在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，通过所述电子控制单元来控制所述流路切换阀以选择所述冷却器通过流路方式。所述高排气再循环率区域和所述低排气再循环率区域包含于所述内燃机的运转区域。
根据上述构成，在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，选择冷却器旁通流路方式，所以，在高进气气体温度下利用高排气再循环率。由此，能够兼顾基于高进气气体温度的利用的冷凝水的产生抑制、和基于高排气再循环率的利用的爆震的抑制，并且能够实现基于高排气再循环率的利用的热效率的提高。另一方面，在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，选择冷却器通过流路方式，所以，在低进气气体温度下利用低排气再循环率。由此，即使低排气再循环率区域内的使用区域是高负荷区域，也能够兼顾基于低进气气体温度的利用的爆震的抑制、和通过使排气再循环率为零或较低值而实现的冷凝水的产生抑制。因此，在高排气再循环率区域和低排气再循环率区域中的任一方的使用期间，都能够兼顾爆震的抑制和冷凝水的产生抑制。另外，根据上述构成，利用能够在冷却器通过流路方式与冷却器旁通流路方式之间变更进气气体的流路方式的流路切换阀，所以，能够以较高的响应性切换进气气体温度。因此，能够良好地抑制由于进气气体温度的切换的滞后引起的爆震和冷凝水的产生、并且能够进行进气气体温度的切换。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是用于说明本发明的实施方式1涉及的系统构成的图。
图2是表示进气空气与EGR气体的混合气体(即，EGR气体导入时的进气气体)的露点与EGR率的关系的图。
图3A与高EGR率的利用有关，是用于说明转矩变动TF与EGR率的关系的图。
图3B与高EGR率的利用有关，是用于说明燃烧重心与EGR率的关系的图。
图3C与高EGR率的利用有关，是用于说明净热效率与EGR率的关系的图。
图4是基于进气气体温度(中冷器的下游)与EGR率的关系来表示冷凝水产生区域、爆震区域及区域X的图。
图5是表示与本发明的实施方式1涉及的控制有关的处理的例程的流程图。
图6是表示大量EGR映射的设定的一个例子的图表。
图7是表示少量EGR映射的设定的一个例子的图表。
图8是用于说明本发明的实施方式2涉及的加速过渡时的控制的时间图。
图9是表示与本发明的实施方式2涉及的控制有关的处理的例程的流程图。
图10是用于说明本发明的实施方式3涉及的减速过渡时的控制的时间图。
图11是表示与本发明的实施方式3涉及的控制有关的处理的例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，在以下所示出的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况或者原理上明确地确定为上述数值的情况以外，本发明不被所提及的数值限定。另外，关于在以下所示出的实施方式中说明的构造、步骤等，除了特别明示的情况或者原理上明确地确定为上述结构、步骤等的情况以外，并不一定是本发明所必需的。
首先，参照图1～图7对本发明的实施方式1进行说明。
实施方式1涉及的系统构成
图1是用于说明本发明的实施方式1涉及的系统构成的图。图1所示的系统具备火花点火式的内燃机10。内燃机10作为一个例子是直列三汽缸型发动机。在内燃机10的各汽缸中连通有进气通路12和排气通路14。
在进气通路12的入口附近安装有空气过滤器16。在空气过滤器16中设置有空气流量传感器18，所述空气流量传感器18输出与在进气通路12流动的进气气体(空气)的流量相应的信号。
内燃机10具备涡轮增压器20，所述涡轮增压器20是用于对进气空气进行增压的增压器的一个例子。在比空气过滤器16靠下游侧的进气通路12配置有涡轮增压器20的压缩机20a。
在比压缩机20a靠下游侧的进气通路12设置有电子控制式的节气门22。在节气门22的下游侧设置有进气歧管12a。进气歧管12a内的通路作为进气通路12的一部分发挥作用。
在进气歧管12a的集合部(稳压罐：surge tank)配置有中冷器24，所述中冷器24被用于对由压缩机20a压缩的进气气体进行冷却。中冷器24是水冷式，具备冷却水流路26(在图1中仅图示出其一部分)，并且具备省略图示的水泵和散热器。更具体而言，中冷器24的内部构成为，温度比用于对发动机主体(至少有汽缸体)进行冷却的发动机冷却水的温度低的冷却器冷却水通过冷却水流路26而循环。此外，也可以代替上述的例子而将中冷器24配置在节气门22的上游侧。
另外，在冷却水流路26安装有用于检测在其内部流通的冷却器冷却水的温度的冷却器水温传感器28。进而，在比中冷器24靠下游侧的进气通路12安装有检测该部位的进气气体的温度的进气温度传感器30。
在进气通路12连接有绕过中冷器24的冷却器旁通通路32。更详细而言，作为一个例子，冷却器旁通通路32将进气通路12的节气门22和中冷器24之间的部位、与进气歧管12a的集合部的比中冷器24靠下游侧的部位连接。
在冷却器旁通通路32配置有冷却器旁通阀(以下，也称为“I/C旁通阀”)34，冷却器旁通阀34是切换冷却器通过流路方式和冷却器旁通流路方式的流路切换阀的一个例子，所述冷却器通过流路方式是进气气体通过中冷器24的方式，所述冷却器旁通流路方式是进气气体通过冷却器旁通通路32的方式。I/C旁通阀34构成为对冷却器旁通通路32进行开闭，作为一个例子，I/C旁通阀34是电动式的阀。
当I/C旁通阀34关闭时，通过压缩机20a后的进气气体通过中冷器24而被吸入到各汽缸。也就是说，实现“冷却器通过流路方式”。另一方面，当I/C旁通阀34打开时，通过压缩机20a后的进气气体通过冷却器旁通通路32而被吸入到各汽缸。也就是说，实现“冷却器旁通流路方式”。此外，流路切换阀只要能够像这样在“冷却器通过流路方式”与“冷却器旁通流路方式”之间切换流路即可，不限定于上述的冷却器旁通阀34的构成，例如流路切换阀也可以配置在进气通路12侧。
在排气通路14配置有涡轮增压器20的涡轮20b。在比涡轮20b靠下游侧的排气通路14串联地配置有上游侧催化剂36和下游侧催化剂38以进行排气的净化。
图1所示的内燃机10具备EGR装置40。EGR装置40具备EGR通路42、EGR阀44以及EGR冷却器46。EGR通路42将比中冷器24靠上游侧的进气通路12与排气通路14连接。更详细而言，EGR通路42将比压缩机20a靠上游侧的进气通路12与比涡轮20b靠下游侧的排气通路14连接。也就是说，EGR装置40是低压回路(LPL)方式。进一步补充的话，EGR通路42在上游侧催化剂36与下游侧催化剂38之间的部位连接于排气通路14。作为一个例子，EGR阀44是电动式的阀，并且设置于EGR通路42，对EGR通路42进行开闭。EGR冷却器46对在EGR通路42流动的EGR气体进行冷却。
当EGR阀44关闭时不向进气通路12导入EGR气体，所以，通过压缩机20a的“进气气体”为进气空气。另一方面，在EGR阀44打开的情况下，通过压缩机20a的“进气气体”为进气空气(新气)与EGR气体的混合气体。根据上述的EGR装置40，通过调整EGR阀44的开度来控制在EGR通路42中流动的EGR气体的流量，结果，能够控制EGR率。EGR率是指流入汽缸内的EGR气体量相对于流入汽缸内的进气气体(混合气体)的量的比例。
进而，本实施方式的系统具备电子控制单元(ECU)50。在ECU50电连接有各种传感器和各种致动器。
上述的各种传感器除了包括上述的空气流量传感器18、冷却器水温传感器28及进气温度传感器30以外，还包括输出与曲轴角相应的信号的曲轴角传感器52、输出与发动机冷却水温度相应的信号的发动机水温传感器54及输出与车辆的加速器踏板的踩踏量(加速器开度)相应的信号的加速器开度传感器56。ECU50能够使用曲轴角传感器52来取得发动机转速。另外，上述的各种致动器除了包括上述的节气门22、I/C旁通阀34及EGR阀44以外，还包括燃料喷射阀58和点火装置60。燃料喷射阀58配置在各汽缸，直接向汽缸内喷射燃料。关于燃料喷射阀58，也可以使用向进气口12b喷射燃料的端口喷射阀来替代这样的缸内喷射阀、或者一并使用缸内喷射阀和端口喷射阀。点火装置60使用配置在各汽缸的火花塞(省略图示)来对汽缸内的混合气进行点火。
ECU50具备处理器50a、存储器50b及输入/输出接口。输入/输出接口从上述的各种传感器取入传感器信号，并且对上述的各种致动器输出操作信号。在存储器50b中存储有用于控制各种致动器的各种控制程序和映射。处理器50a从存储器读出并执行控制程序。由此，实现了本实施方式的功能。
图2是表示进气空气与EGR气体的混合气体(即，EGR气体导入时的进气气体)的露点与EGR率的关系的图。为了提高内燃机10的热效率，提高EGR率是有效的方法。然而，在内燃机10中，当该混合气体在中冷器24中被冷却到该混合气体的露点以下时会产生冷凝水。为了避免发生进气通路壁的腐蚀等问题，需要抑制冷凝水的产生。
更具体而言，如图2所示，EGR率越高则混合气体的露点越高。当混合气体的露点是冷却器冷却水的温度(以下，也称为“I/C冷却水温度”)以上时，产生冷凝水。因此，在图2所示的例子中，在I/C冷却水温度是B1的情况下，当EGR率是混合气体的露点变得与I/C冷却水温度B1相等的EGR率A1以上时，产生冷凝水。因此，例如，在目标EGR率是比EGR率A1高的A2的情况下，为了抑制冷凝水的产生，需要像图2所示出的那样提高I/C冷却水温度以使得I/C冷却水温度成为比EGR率A2下的混合气体的露点高的值(例如B2)。然而，与此相对，因为进气气体(混合气体)的温度上升，所以在高负荷区域容易产生爆震。当使点火正时延迟以抑制爆震时，热效率降低。
与高EGR率的利用有关的新的见解
基于上述的理由，在本发明申请时的技术常识下，难以实现兼顾冷凝水的产生抑制和爆震抑制、并且充分提高EGR率这一效果。与此相对，通过本申请发明人的深入研究，得到了以下那样的见解。即，知道了：当使用25％以上的“高EGR率”时，即使在高进气气体温度下，也能够与低进气气体温度下同等水平地抑制爆震并且改善热效率。
图3A、图3B及图3C与高EGR率的利用有关，是用于说明本次新得到的见解的图。更详细而言，图3A表示转矩变动(发动机转矩变动)TF与EGR率的关系，图3B表示燃烧重心与EGR率的关系，图3C表示净热效率与EGR率的关系。此外，燃烧重心是表示进行燃烧的正时的代表性的曲轴角度位置的一个例子，并且是燃烧质量比例(MFB)成为50％时的曲轴角度。
另外，作为一个例子，图3A～图3C表示在外气温度是25℃(标准的环境温度)、外气的相对湿度是100％、空燃比是理论空燃比的情况下、并且在预定的低旋转高负荷条件下内燃机10运转时得到的试验结果。关于这一点，后述的图4也同样。
在图3A～图3C中分别示出进气气体温度(上述的混合气体的温度)的值不同的两个波形。此处使用的两个进气气体温度中的低进气气体温度TL的一个例子是45℃，高进气气体温度TH的一个例子是75℃。更详细而言，低进气气体温度TL相当于利用了中冷器24的冷却的情况下(即，I/C旁通阀34关闭的情况下)的温度值，高进气气体温度TH相当于未利用中冷器24的冷却的情况下(即，I/C旁通阀34打开的情况下)的温度值。
图3A中所示出的转矩变动TF的标准TFc从良好的燃烧成立的观点出发相当于所允许的转矩变动TF的上限。如图3A所示，在与高进气气体温度TH时相比难以产生爆震的低进气气体温度TL时的波形中，在EGR率是25％以下的范围内，转矩变动TF被抑制得较低。并且，大约从EGR率超过了25％起随着EGR率的上升而转矩变动TF增大，并且在EGR率成为28％时达到标准TFc。
另一方面，在相对容易产生爆震的高进气气体温度TH的波形中，在EGR率小于25％的区域，由于爆震而转矩变动TF超过标准TFc。然而，通过本申请发明人的深入研究，得到了如下见解：如图3A所示，在高进气气体温度TH下，当EGR率成为25％以上时，由于爆震的改善而使转矩变动TF降低为比标准TFc低。认为之所以这样会改善爆震是因为与EGR率的增加相伴的燃烧温度的降低所产生的影响。并且，由于该爆震改善，在图3A所示的例子中，高进气气体温度TH时的EGR率的导入界限从低进气气体温度时的28％提高到30％。即，在该例子中，在高进气气体温度TH时，在EGR率从25％到30％为止的区域中燃烧成立。
之所以在高进气气体温度TH时，在EGR率从25％到30％为止的区域中燃烧成立的理由也能够通过图3B来补充。即，在高进气气体温度TH时，在EGR率小于25％的区域，点火正时相对于用于抑制爆震的最佳点火正时(MBT)的延迟量变大。因此，如对图3B的两个波形进行比较则可知，在EGR率小于25％的区域，在高进气气体温度TH时燃烧重心的延迟量变大。当燃烧重心的延迟量变大时，燃烧变得不稳定，而这会导致转矩变动TF的增大。
另一方面，当EGR率成为25％以上时，如图3B所示，高进气气体温度TH时的燃烧重心的延迟量减少。这是因为：通过与EGR率的增加相伴的上述的燃烧温度的降低的效果，能够减少点火正时相对于MBT的延迟量。更详细而言，如图3B所示，当EGR率成为25％以上时，与EGR率小于25％的区域相比，与EGR率的增加相对的燃烧重心的延迟量的减少的程度变大。并且，在EGR率为28％到30％附近的区域，燃烧重心能够提前到与低进气气体温度TL时同等的位置。这会导致上述的转矩变动TF的改善，并且还会像以下参照图3C所说明的那样导致热效率的提高(燃料经济性的改善)。
如图3C所示，在EGR率小于25％的区域，如上所述，由于用于爆震抑制的点火正时的延迟(和与此相伴的燃烧重心的延迟)，高进气气体温度TH时的净热效率比低进气气体温度TL时的净热效率低。与此相对，在EGR率为25％以上的区域，在高进气气体温度TH时，由于由上述的燃烧温度的降低引起的点火正时相对于MBT的延迟量的减少，能够得到与低进气气体温度TL时同等的净热效率(燃料经济性改善)。像这样，通过本申请发明人的深入研究，得到了如下见解：在高进气气体温度TH下，当EGR率成为25％以上时，不仅会实现上述的爆震的改善，还能够像图3C所示出的那样实现热效率的提高(燃料经济性的改善)。
图4是基于进气气体温度(中冷器24的下游)与EGR率的关系来表示冷凝水产生区域、爆震区域及区域X的图。关于上述的见解(当使用25％以上的“高EGR率”时，即使在高进气气体温度下也能够与低进气气体温度下同等水平地抑制爆震并且改善热效率)，参照图4像以下那样进行补充说明。
如在图4中作为冷凝水产生区域而示出的那样，随着EGR率变高，产生冷凝水的进气气体温度的上限值变高。更详细而言，在相同进气气体温度下，EGR率越高，则冷凝水的产生量越多。另外，在相同EGR率下，进气气体温度越低，则冷凝水的产生量越多。
另外，图4所示的爆震区域相当于由于爆震而转矩变动TF超过标准TFc(参照图3A)的区域。在相同进气气体温度下，EGR率越低则燃烧温度越高。因此，爆震区域随着EGR率变低而达到更低的进气气体温度。
此外，如图4所示，越向图4中的右下方向前进(即，进气气体温度越低并且EGR率越高)则燃料经济性(热效率)和发动机输出变得越优异。
进而，在图4中示出在上述的图3A～图3C的说明中使用的进气气体温度值的一个例子(高进气气体温度TH和低进气气体温度TL)。如上所述，高进气气体温度TH相当于未利用中冷器24的冷却的情况下(即，I/C旁通阀34打开的情况下)的温度值，低进气气体温度TL相当于利用了中冷器24的冷却的情况下(即，I/C旁通阀34关闭的情况下)的温度值的一个例子。若进一步补充，高进气气体温度TH相当于在25％以上的高EGR率下不包含于爆震区域、并且也不产生冷凝水的温度值。低进气气体温度TL相当于在EGR率0％下不包含于爆震区域、并且也不产生冷凝水的温度值。
与上述的见解对应的区域的一个例子可以在图4中表示为区域X。即，通过本申请发明人的深入研究可知：在25％以上的高EGR率的区域，与本发明申请时的技术常识不同，存在能够与低进气气体温度下同等水平地抑制爆震并且改善热效率的高进气气体温度的区域X。并且，可知：在这样的区域X中，如果没有利用中冷器24对进气气体(混合气体)进行冷却，则能够以维持与低进气气体温度时同等的热效率的状态避免冷凝水的产生。
如上所述，在处于高EGR率侧且处于高进气气体温度侧的区域存在能够兼顾爆震的抑制和冷凝水的产生抑制，并且能够改善热效率的区域X。然而，该区域X内所包含的高进气气体温度TH无法在EGR率小于25％的低EGR率区域采用。这是因为，根据图3A和图4也可知，当在高进气气体温度TH下降低EGR率时，由于爆震的影响而使燃烧变得不成立，进而也是因为，由于会像图3B所示出的那样要求点火正时的大幅的延迟，所以发动机输出会降低。
因此，为了在内燃机10中利用上述见解并且提高EGR率来实现热效率的提高，需要根据所要求的EGR率(即，目标EGR率)来变更进气气体温度(混合气体温度)，所述内燃机10是向中冷器24的上游导入EGR气体，并且将25％以上的高EGR率和小于25％的低EGR率(包括零)用作目标EGR率的内燃机。
在内燃机10的运转期间，根据发动机负荷和发动机转速来确定的发动机运转区域上的发动机动作点会因来自车辆的驾驶员的加速或减速的要求而被频繁地变更。如后述的图6和图7所示，根据发动机运转区域来变更目标EGR率。因此，当发动机动作点被频繁地变更时，目标EGR率也频繁地变化。
在此，如图3A～图3C所示，与上述的见解对应的25％以上的高EGR率的范围(图4中区域X内的EGR率的范围)较窄。因此，如图3A和图4所示，当在高进气气体温度TH下EGR率变得比“高EGR率”稍低时，会发生由爆震引起的转矩变动TF的增大。因此，在进气气体温度的降低相对于从“高EGR率”起的EGR率的减少滞后了的情况下，会容易产生爆震。另外，相反地，在进气气体温度的上升相对于从小于25％的低EGR率起的EGR率的增加滞后了的情况下，会产生冷凝水。因此，需要能够迅速地进行进气气体温度的切换。
在本实施方式中，在所要求的发动机运转区域是要求25％以上的“高EGR率”的发动机运转区域(以下，也称为“高EGR率区域”)的情况下，控制EGR装置40(更具体而言，控制EGR阀44的开度)以得到25％以上的目标EGR率。另一方面，在所要求的发动机运转区域是要求小于25％的EGR率的发动机运转区域(以下，也称为“低EGR率区域”)的情况下，控制EGR装置40以得到小于25％的目标EGR率。
在此基础上，在高EGR率区域的使用期间，打开I/C旁通阀34。另一方面，在低EGR率区域的使用期间，关闭I/C旁通阀34。
图5是表示与本发明的实施方式1涉及的控制有关的处理的例程的流程图。此外，本例程在内燃机10的运转期间按预定的控制周期反复执行。
在图5所示的例程中，ECU50首先判定发动机预热是否完成(步骤S100)。具体而言，能够基于使用发动机水温传感器54检测出的发动机冷却水温度是否是预定的判定温度(例如60℃)以上，来判定有无完成发动机预热。
ECU50在步骤S100中判定为发动机预热尚未完成的情况下，将允许EGR气体的导入的EGR允许信号设为非激活(off)(步骤S102)。另外，在该情况下，ECU50使I/C旁通阀34关闭(步骤S104)。
另一方面，ECU50在步骤S100中判定为发动机预热完成的情况下，将EGR允许信号设为激活(on)(步骤S106)。接着，ECU50判定内燃机10是否处于稳定运转期间(步骤S108)。具体而言，例如能够基于发动机负荷率的时间变化率或发动机转速的时间变化率是否小于预定值，来判定是处于稳定运转期间还是处于过渡运转期间。
ECU50在判定为内燃机10处于稳定运转期间的情况下，接下来判定当前的发动机动作点是否处于高EGR率区域(步骤S110)。如上所述，高EGR率区域是要求25％以上的高EGR率的发动机运转区域(即，大量EGR导入EGR区域)，根据发动机转矩TQ和发动机转速NE来确定。
发动机运转区域上的当前的发动机动作点能够通过当前的发动机转矩TQ和发动机转速NE来掌握。在ECU50中存储有与发动机转矩TQ和发动机转速NE相关联地确定高EGR率区域的映射(参照后述的图6)。因此，在本步骤S110中，参照当前的发动机转矩TQ和发动机转速NE及上述映射来判定当前的发动机动作点是否处于高EGR率区域。此外，发动机转矩TQ能够基于使用曲轴角传感器52取得的发动机转速NE、发动机负荷率及点火正时来算出。发动机负荷率例如能够基于使用空气流量传感器18取得的进气空气量和发动机转速NE来算出。
ECU50在步骤S110中判定为当前的发动机动作点处于高EGR率区域内的情况下，也就是说，在要求了高EGR率区域的情况下，执行打开I/C旁通阀34的处理(步骤S112)。结果，进气气体(混合气体)绕过中冷器24，所以得到高进气气体温度TH。
在步骤S110的判定成立的情况下，ECU50进一步执行步骤S114的处理。在步骤S114中，为了EGR率控制而选择大量EGR映射。大量EGR映射是指在I/C旁通阀34打开时所使用的EGR率的映射。
图6是表示大量EGR映射的设定的一个例子的图表。如图6所示，在大量EGR映射中，与发动机转矩TQ和发动机转速NE相关联地设定各发动机动作点下的目标EGR率。更详细而言，如图6所示，在大量EGR映射中，部分负荷区域(更详细而言，中负荷区域(但是除去低旋转区域))被设定为EGR率25％以上的高EGR率区域。在步骤S114中，该高EGR率区域内的目标EGR率根据与当前的发动机转矩TQ和发动机转速NE对应的值来取得。结果，控制EGR阀44的开度以得到所取得的目标EGR率。
此外，在大量EGR映射中，虽然在步骤S114的处理中没有被使用，但也设定了高EGR率区域以外的发动机运转区域的目标EGR率。即，如图6所示，在比高EGR率区域靠高转矩(高负荷)侧的发动机动作点，随着发动机转矩TQ变高而目标EGR率变低。另外，在比高EGR率区域靠低转矩(低负荷)侧的发动机动作点，随着发动机转矩TQ变低而目标EGR率变低。进而，如图6所示，除怠速运转时以外，在低转速区域和预定发动机转矩以下的低负荷区域，目标EGR率也被设为0。
另一方面，ECU50在步骤S108中判定为内燃机10处于过渡运转期间的情况下，或者在步骤S110中判定为当前的发动机动作点不处于高EGR率区域内的情况下，执行步骤S116和S118的处理。
在步骤S116中，ECU50执行关闭I/C旁通阀34的处理。结果，进气气体(混合气体)通过中冷器24，所以得到低进气气体温度TL。
在步骤S118中，ECU50为了EGR率控制而选择少量EGR映射。少量EGR映射是指在I/C旁通阀34关闭时所使用的EGR率的映射。
图7是表示少量EGR映射的设定的一个例子的图表。如图7所示，在少量EGR映射中也与大量EGR映射同样地，与发动机转矩TQ和发动机转速NE相关联地设定各发动机动作点下的目标EGR率。但是，如对图7与图6进行比较则可知，在少量EGR映射中，与大量EGR映射相比，导入EGR气体的发动机运转区域(即，目标EGR率不为0的区域)变窄，并且目标EGR率的最大值也变小。在步骤S118中，参照该少量EGR映射，目标EGR率根据与当前的发动机转矩TQ和发动机转速NE对应的值来取得。结果，控制EGR阀44的开度以得到所取得的目标EGR率。
根据图5所示的例程的处理，在稳定运转期间，根据所要求的EGR率是否是“高EGR率(25％以上)”来切换I/C旁通阀34的开闭。
更具体而言，在稳定运转期间使用能够导入大量的EGR气体的高EGR率区域时，打开I/C旁通阀34，并且选择大量EGR映射。由此，在高进气气体温度TH下利用高EGR率。结果，能够兼顾基于高进气气体温度TH的利用的冷凝水的产生抑制和基于高EGR率的利用的爆震的抑制，并且能够实现基于高EGR率的利用的热效率的提高。
另外，在稳定运转期间使用低EGR率区域(也包括EGR率零的区域)时，关闭I/C旁通阀34，并且选择少量EGR映射。由此，在低进气气体温度TL下利用低EGR率。结果，即使是从确保发动机输出的观点出发无法利用高EGR率的高负荷区域，也能够兼顾基于低进气气体温度TL的利用的爆震的抑制和发动机输出的确保、以及通过使EGR率为零或较低值而实现的冷凝水的产生抑制。
因此，根据本实施方式的控制，在内燃机10中，在使用高EGR率区域和低EGR率区域中的任一方的期间，都能够兼顾爆震的抑制和冷凝水的产生抑制，所述内燃机10是向比中冷器24靠上游侧的进气通路12导入EGR气体、并且为了提高热效率而利用25％以上的高EGR率的内燃机。
并且，根据通过I/C旁通阀34的开闭实现的进气气体温度控制，与例如利用I/C冷却水温度的调整来变更进气气体温度的情况相比，能够在高进气气体温度TH与低进气气体温度TL之间迅速地切换进气气体温度。另外，冷却器旁通通路32的长度是能够绕过中冷器24的长度就足够了。因此，与LPL式的EGR装置40相比，容易缩短冷却器旁通通路32的长度，所述LPL式的EGR装置40由于EGR气体导入口位于压缩机20a的上游侧，所以从EGR气体导入口到汽缸为止的通路长度变长。也就是说，根据冷却器旁通机构(冷却器旁通通路32和冷却器旁通阀(I/C旁通阀)34)，容易得到以比通过EGR装置40实现的EGR率的变化的响应性更高的响应性来切换进气气体温度的变化的构成。因此，根据这样的冷却器旁通机构的利用，即使在内燃机10的运转期间，伴随发动机运转区域的频繁的变化而目标EGR率在25％以上的高EGR率与小于25％的低EGR率之间频繁地变化，也能够良好地抑制由进气气体的变化相对于实际EGR率的变化的滞后引起的爆震的产生和冷凝水的产生。
另外，如上所述，与容易实现进气气体温度的迅速切换的冷却器旁通机构相比，EGR装置40的EGR率的切换容易发生响应滞后。因此，当实际EGR率向高EGR率的增加相对于向高进气气体温度TH的切换滞后时，容易产生爆震，相反地，当实际EGR率向低EGR率的减少相对于向低进气气体温度TL的切换滞后时，会产生冷凝水。关于这一点，根据上述例程的处理，在过渡运转期间，与所使用的发动机运转区域无关地关闭I/C旁通阀34(换言之，禁止打开I/C旁通阀34)，并且选择少量EGR映射(换言之，禁止大量EGR映射的利用)。由此，能够可靠地抑制由于实际EGR率向高EGR率的增加相对于向高进气气体温度TH的切换滞后，而容易产生爆震这一情况。此外，这样的与过渡运转有关的处理不抑制由实际EGR率向低EGR率的减少相对于向低进气气体温度TL的切换的滞后所引起的冷凝水的产生，根据本处理，可以说是执行在过渡运转期间相比于抑制可能暂时发生的冷凝水的产生而优先抑制爆震的对策。
另外，根据上述例程的处理，在因发动机预热未完成而不允许导入EGR气体的情况下，关闭I/C旁通阀34。由此，在因没有导入EGR气体而容易产生爆震的状况下，能够实现爆震的抑制。
另外，在上述的实施方式1中列举出如下的例子：在EGR率25％以上的高EGR率区域内的整个区域中打开I/C旁通阀34(即，选择“冷却器旁通流路流路方式”)，另一方面，在EGR率小于25％的低EGR率区域内的整个区域中关闭I/C旁通阀34(即，选择“冷却器通过流路流路方式”)。然而，本发明涉及的流路切换阀(例如，I/C旁通阀34)的控制并不限定于上述的例子。即，也可以是，不是在高EGR率区域内的整体的使用期间，而是在高EGR率区域内的任意的一部分的使用期间控制流路切换阀以选择冷却器旁通流路方式，不是在低EGR率区域内的整体的使用期间，而是在低EGR率区域内的任意的一部分的使用期间控制流路切换阀以选择冷却器通过流路方式。
若进一步补充，例如也可以是，在高EGR率区域内，在EGR率25％以上的第一特定EGR率值以上的EGR率区域的使用期间，控制流路切换阀以选择冷却器旁通流路方式，在低EGR率区域内，在比EGR率25％以下的第二特定EGR率值小的EGR率区域的使用期间，控制流路切换阀以选择冷却器通过流路方式。更详细而言，根据上述的控制例，在第一特定EGR率值是25％的情况下，与实施方式1同样地，在高EGR率区域内的整个区域中选择“冷却器旁通流路方式”，在第一特定EGR率值比25％高的情况下，在位于高EGR率区域内的高EGR率侧的一部分的EGR率区域的使用期间选择“冷却器旁通流路方式”。另外，根据上述的控制例，在第二特定EGR率值是25％的情况下，与实施方式1同样地，在低EGR率区域内的整个区域中选择“冷却器通过流路方式”，在第二特定EGR率值比25％低的情况下，在位于低EGR率区域内的低EGR率侧的一部分的EGR率区域的使用期间选择“冷却器通过流路方式”。
接下来，参照图8和图9，对本发明的实施方式2进行说明。
实施方式2的系统构成
在以下的说明中，使用图1所示的构成来作为实施方式2的系统构成的一个例子。
如在实施方式1中也说明的那样，在过渡运转期间会发生实际EGR率的变化相对于目标EGR率的变化的滞后。并且，在从EGR气体导入口到汽缸为止的通路长度较长的LPL式的EGR装置40中，这样的滞后较大。
本实施方式以在与加速要求相伴的过渡运转时(以下，称为“加速过渡时”)从低EGR率区域向高EGR率区域转移的例子作为对象。在该例子中，由于上述的滞后而产生实际EGR率相对于目标EGR率的不足。另一方面，冷却器旁通机构的进气气体温度的切换较快。因此，若在加速时接受高EGR率区域的要求，并且不考虑上述的滞后便迅速打开I/C旁通阀34，则会在小于25％的“低EGR率”下使用高进气气体温度TH。结果，容易产生爆震。
另外，上述的实际EGR率的变化的滞后根据加速模式(具体而言，加速过程中的发动机转速NE的高低)而不同。这是因为当发动机转速NE变高时，实际EGR率的滞后期间缩短。当虽然消除了实际EGR率的滞后但仍维持低进气气体温度TL的利用时，会在25％以上的“高EGR率”下产生冷凝水。因此，在针对实际EGR率的滞后的对策中，希望考虑到加速模式(加速过程中的发动机转速NE的高低)。此外，加速过程中的发动机转速NE的高低取决于加速开始时的发动机转速NE的高低，另外，也取决于加速时的加速器踏板的踩踏速度。这是因为当加速器踏板的踩踏速度较高时，发动机转速的上升较快。
图8是用于说明本发明的实施方式2涉及的加速过渡时的控制的时间图。在图8中示出使用不同的发动机转速NE的两种加速模式，即加速模式(低速)和加速模式(高速)中的实际EGR率的推移。这两个加速模式的例子是以高EGR率区域内的相同的“高EGR率”作为目标EGR率的例子。
如图8所示，目标EGR率伴随加速器踏板的踩踏而迅速地上升。与此相对，实际EGR率具有上述的滞后。更详细而言，加速模式(低速)中的实际EGR率的增加滞后期间比加速模式(高速)中的实际EGR率的增加滞后期间长。
在本实施方式中，在如图8所示的例子那样要求高EGR率区域的加速过渡时，在实际EGR率的增加滞后期间(目标EGR率比实际EGR率高的期间)中执行如下的控制。即，基于发动机转速NE来推定加速过渡运转期间的实际EGR率。并且，基于该实际EGR率的推定值(推定EGR率)来推定加速过渡运转期间的进气气体(进气空气与EGR气体的混合气体)的露点。
在图8中按每个加速模式示出基于上述的方法得到的推定露点。如图8所示，与伴随增加滞后地增加的实际EGR率相对应地，推定露点随着时间的经过而上升。当进气气体的露点上升到I/C冷却水温度以上时，可能会因进气气体被中冷器24冷却而产生冷凝水。
因此，在本实施方式中，当在实际EGR率的增加滞后期间中推定露点上升到了I/C冷却水温度以上时，执行I/C旁通阀34的切换(即，从关闭到打开的切换)。
另外，在本实施方式中，在与推定露点上升到I/C冷却水温度以上相伴地打开I/C旁通阀34之后的增加滞后期间中，在转矩变动TF比预定的判定值高的情况下，控制点火装置60以使得点火正时延迟。
实施方式2的与进气气体温度和EGR率的控制有关的ECU的处理
图9是表示与本发明的实施方式2涉及的控制有关的处理的例程的流程图。图9所示的例程中的步骤S100～S106的处理是与已在实施方式1中叙述的处理同样的处理。
在图9所示的例程中，在发动机预热完成后在步骤S106中将EGR允许信号设为激活之后，ECU50前进至步骤S200。在步骤S200中，ECU50判定是否处于从利用低EGR率区域的低负荷条件起的加速过渡运转期间。该判定例如能够基于节气门22的开度的当前的大小、和该开度的增加量是否是预定的判定值以上来进行。
ECU50在步骤S200中判定为不处于加速过渡运转期间的情况下，结束本例程的本次的处理循环。此外，在像这样判定为不处于加速过渡运转期间之后，也可以执行图5所示的例程的步骤S108以后的处理(即，用于稳定运转时的处理)。
另一方面，ECU50在步骤S200中判定为处于加速过渡运转期间的情况下，判定是否要求高EGR率区域(大量EGR导入区域)(步骤S202)。如上述的图6所示的映射那样，在ECU50中与发动机转矩TQ和发动机转速NE相关联地存储有在打开I/C旁通阀34时所使用的目标EGR率。在本步骤S202中，因为处于过渡运转期间，所以使用根据加速器开度决定的目标发动机转矩TQr和发动机转速NE来确定当前所要求的发动机动作点。并且，基于与该发动机动作点对应的目标EGR率是否是25％以上来判定是否要求高EGR率区域。
ECU50在步骤S202中判定为不要求高EGR率区域的情况下，执行(继续)关闭I/C旁通阀34的处理，并且继续选择少量EGR映射(步骤S204)。另一方面，ECU50在步骤S202中判定为要求高EGR率区域的情况下，接下来前进至步骤S206。
在步骤S206中，ECU50判定目标EGR率是否比实际EGR率高。如上所述，基于发动机转速NE来推定加速过渡运转期间的实际EGR率。更具体而言，从变更EGR阀44的开度起到实际EGR率达到目标EGR率为止所需要的时间，能够基于发动机转速NE和从EGR导入口到汽缸为止的通路长度来掌握。另外，在实际EGR率达到目标EGR率的过程中的各时间点下的实际EGR率的值例如能够通过如下的方法来取得。即，从EGR阀44的开度变更时间点起的经过时间、变更前后的EGR阀44的开度、基于空气流量传感器18的检测值的进气空气量及发动机转速NE等参数，与上述的各时间点下的实际EGR率的值的关系预先通过试验等来确定，并且将设定了这样的关系的映射存储于ECU50。本步骤S206的判定使用加速过渡运转期间的实际EGR率来进行，通过参照上述那样的映射并基于发动机转速NE等参数来推定加速过渡运转期间的实际EGR率。
ECU50在步骤S206的判定不成立的情况下，也就是说，在实际EGR率达到了目标EGR率的情况下，执行打开I/C旁通阀34的处理，并且选择大量EGR映射(步骤S208)。
另一方面，ECU50在步骤S206的判定成立的情况下，也就是说，在处于实际EGR率的增加滞后期间中的情况下，基于实际EGR率的推定值等参数来算出进气气体(混合气体)的露点的推定值(即，推定露点)(步骤S210)。更详细而言，例如能够基于在步骤S206中使用的实际EGR率的推定值、基于进气温度传感器30的检测值的中冷器24的下游的进气气体温度、及基于空气流量传感器18的检测值的进气空气量等参数来算出推定露点。若进一步补充，在本实施方式中，在推定露点的算出中使用的进气气体温度像上述那样是增加滞后期间中的“当前的进气气体温度”。因此，通过步骤S210的处理来算出增加滞后期间中的“当前的进气气体的推定露点”。
ECU50在步骤S210的处理之后接着判定推定露点是否是I/C冷却水温度以上(步骤S212)。结果，在本判定不成立的情况下，也就是说，在能够判断为在与中冷器24对进气气体的冷却相伴的低进气气体温度TL下不会产生冷凝水的情况下，ECU50前进至步骤S214。在步骤S214中，执行(继续)关闭I/C旁通阀34的处理，并且继续选择少量EGR映射。
另一方面，ECU50在推定露点上升到I/C冷却水温度以上的情况下，也就是说，在能够判断为若继续原样地利用低进气气体温度TL则会产生冷凝水的情况下，前进至步骤S216。在步骤S216中，ECU50执行打开I/C旁通阀34的处理，并且选择大量EGR映射。
另外，ECU50在步骤S216的处理之后接着判定转矩变动TF是否是判定值(例如，图3A所示的标准TFc)以下(步骤S218)。转矩变动TF例如能够利用曲轴角传感器52的输出值来算出。此外，在具备内燃机10并且具备电动马达作为动力源的混合动力车辆中，在电动马达侧具有能够检测出转矩变动TF的构成的情况下，也可以利用这样的构成来取得转矩变动TF。
ECU50在步骤S218中判定为转矩变动TF是判定值以下的情况下，结束本例程的本次的处理循环。另一方面，在转矩变动TF比判定值高的情况下，ECU50执行点火正时的延迟以降低转矩变动TF(步骤S220)。更详细而言，例如使点火正时延迟预定量。
根据上述的实施方式1的控制，在进行从低EGR率区域向高EGR率区域转移的过渡运转的情况下，关闭I/C旁通阀34(即，禁止打开I/C旁通阀34)，并且使用少量EGR映射，直到在达到高EGR率区域之后判定为处于稳定运转期间为止。
与此相对，根据以上所说明的图9所示的例程的处理，在从低EGR率区域向高EGR率区域转移的加速过渡运转期间的增加滞后期间(目标EGR率>实际EGR率)，在推定露点低于I/C冷却水温度的期间关闭I/C旁通阀34(即，禁止打开I/C旁通阀34)，并且使用少量EGR映射。根据这样的控制，在到推定露点上升到I/C冷却水温度以上为止的期间，即，在增加滞后期间中实际EGR率相对较低的初期期间中，抑制了由于利用高进气气体温度TH而容易产生爆震的情况。
并且，根据上述例程的处理，从推定露点上升到I/C冷却水温度以上起打开I/C旁通阀34，并且使用大量EGR映射。由此，能够适当地抑制爆震和冷凝水的产生，并且能够进行I/C旁通阀34的切换。更具体而言，使I/C旁通阀34的打开滞后到伴随增加滞后期间中的实际EGR率的上升而会产生冷凝水时，从而能够实现爆震的抑制，并且，在开始产生冷凝水之前打开I/C旁通阀34，从而能够利用高进气气体温度TH来抑制冷凝水的产生。
若进一步补充，如上所述，在实际EGR率的推定中考虑了发动机转速NE的影响。因此，在基于实际EGR的推定值而算出的推定露点中也考虑了发动机转速NE的影响(也就是说，根据发动机转速NE的高低而实际EGR率的增加滞后期间发生变化这一点)。因此，根据利用该推定露点进行的I/C旁通阀34的切换，如在上述的图8中作为时间点t1、t2而例示出的那样，推定露点达到I/C冷却水温度的定时在增加滞后期间变短的高速时(加速模式(高速))比在低速时(加速模式(低速))更早。因此，能够与所使用的加速模式无关地，在考虑到加速过程中的发动机转速NE的高低的影响而得到的适当的定时进行I/C旁通阀34的切换。
另外，如上所述，通过冷却器旁通机构实现的进气气体温度的切换比通过EGR装置40实现的实际EGR率的变化快。因此，若通过从抑制冷凝水的产生的观点出发所进行的上述判定而将I/C旁通阀34打开时的实际EGR率较低，则在高进气气体温度TH下可能容易产生爆震。关于这一点，根据上述例程，在与推定露点上升到I/C冷却水温度以上相伴地打开了I/C旁通阀34之后的增加滞后期间中，在作出了转矩变动TF比判定值高这一判定的情况下，使点火正时延迟。根据这样的利用推定露点进行的切换判定与点火正时控制的组合，能够优先抑制冷凝水的产生，并且能够保障转矩变动TF不会变得过大。
接下来，参照图10和图11对本发明的实施方式3进行说明。
实施方式3的系统构成
在以下的说明中，使用图1所示的构成作为实施方式3的系统构成的一个例子。
在本实施方式中，以在与减速要求相伴的过渡运转时(以下，称为“减速过渡时”)从高EGR率区域向低EGR率区域转移的例子作为对象。在该例子中，与在上述的实施方式2中作为对象的加速过渡时相反，由于实际EGR率的变化的滞后而产生实际EGR率相对于目标EGR率的过多。因此，若在减速时接受低EGR率区域的要求，并且不考虑上述的滞后便迅速关闭I/C旁通阀34，则会在“高EGR率”下使用低进气气体温度TL。结果，会产生冷凝水。
图10是用于说明本发明的实施方式3涉及的减速过渡时的控制的时间图。在图10中示出减速过渡运转期间的实际EGR率的推移的一个例子。如图10所示，目标EGR率伴随加速器踏板的复位而迅速减少。与此相对，实际EGR率具有上述的滞后。此外，在图10中，作为小于25％的低EGR率的一个例子，目标EGR率被变更为0。
在本实施方式中，在像图10所示的例子那样要求低EGR率区域的减速过渡时，在实际EGR率的减少滞后期间(实际EGR率比目标EGR高的期间)中执行如下的控制。即，在本实施方式中也与实施方式2同样地基于发动机转速NE来推定减速过渡运转期间的实际EGR率。并且，基于该实际EGR率的推定值(推定EGR率)来推定减速过渡运转期间的进气气体(进气空气与EGR气体的混合气体)的露点。
但是，与实施方式2不同，成为本实施方式的推定对象的露点是在减少滞后期间开始后的I/C旁通阀34的打开期间，假定为关闭了I/C旁通阀34时的进气气体(进气空气与EGR气体的混合气体)的露点。因此，与使用增加滞后期间中的当前的进气气体温度的实施方式2不同，用于算出本实施方式中的推定露点的进气气体温度是在减少滞后期间中若关闭I/C旁通阀34则会得到的进气气体温度，也就是说，是低进气气体温度TL。
在此基础上，在本实施方式中，在减少滞后期间中推定露点降低到I/C冷却水温度以下时(例如，参照图10中的时间点t3)，执行I/C旁通阀34的切换(即，从打开到关闭的切换)。
图11是表示与本发明的实施方式3涉及的控制有关的处理的例程的流程图。
在图11所示的例程中，ECU50首先判定以下的三个条件是否成立(步骤S300)。三个条件是指发动机预热完成、处于高EGR率区域的利用期间以及打开了冷却器旁通阀34。此外，可以利用上述的步骤S100的处理来判定发动机预热是否完成。可以利用步骤S110的处理来判定是否处于高EGR率区域的利用期间。
ECU50在步骤S300的判定不成立的情况下，结束本例程的本次的处理循环。另一方面，ECU50在步骤S300的判定成立的情况下，判定是否处于减速过渡运转期间(步骤S302)。该判定例如能够基于在高EGR率区域的利用期间，节气门22的开度的减少量的绝对值是否是预定的判定值以上来进行。
ECU50在不处于减速过渡运转期间的情况下，结束本例程的本次的处理循环。另一方面，ECU50在处于减速过渡运转期间的情况下，判定目标EGR率是否比实际EGR率低(步骤S304)。通过在上述的步骤S206中说明的方法来推定减速过渡运转期间的实际EGR率。
ECU50在步骤S304的判定不成立的情况下，也就是说，在实际EGR率降低到目标EGR率以下的情况下，执行关闭I/C旁通阀34的处理，并且选择少量EGR映射(步骤S306)。
另一方面，ECU50在步骤S304的判定成立的情况下，也就是说，在处于上述的减少滞后期间中的情况下，如上所述，基于实际EGR率的推定值和低进气气体温度TL等参数来算出假定为利用低进气气体温度TL时的推定露点(步骤S308)。接着，ECU50判定所算出的推定露点是否是I/C冷却水温度以下(步骤S310)。
ECU50在步骤S310的判定不成立的情况下，也就是说，在能够判断为如果此时利用与中冷器24的进气气体的冷却相伴的低进气气体温度TL则会产生冷凝水的情况下，ECU50前进至步骤S312。在步骤S312中，执行(继续)打开I/C旁通阀34的处理，并且继续选择大量EGR映射。
另一方面，ECU50在推定露点降低到I/C冷却水温度的情况下，也就是说，在能够判断为即使切换到低进气气体温度TL也不会产生冷凝水的情况下，前进至步骤S314。在步骤S314中，ECU50执行关闭I/C旁通阀34的处理，并且选择少量EGR映射。
根据以上所说明的图11所示的例程的处理，在从高EGR率区域向低EGR率区域转移的减速过渡运转期间中的减少滞后期间(目标EGR率<实际EGR率)中，在假定为关闭了I/C旁通阀34时的对进气气体的推定露点超过I/C冷却水温度的期间打开I/C旁通阀34(即，禁止关闭I/C旁通阀34)，并且使用大量EGR映射。根据这样的控制，在由于假定为使用低进气气体温度TL而算出的推定露点超过I/C冷却水温度，所以如果立即关闭I/C旁通阀34则会产生冷凝水的期间中，禁止关闭I/C旁通阀34，从而能够抑制冷凝水的产生。
并且，根据上述例程的处理，从上述的推定露点降低到I/C冷却水温度以下起关闭I/C旁通阀34，并且使用少量EGR映射。由此，抑制了由于在低EGR率下利用高进气气体温度TH而容易产生爆震这一情况。
另外，在上述例程的处理中也与实施方式2同样地，在实际EGR率的推定中考虑了发动机转速NE的影响。因此，在基于实际EGR率的推定值而算出的推定露点中也考虑了发动机转速NE的影响(也就是说，根据发动机转速NE的高低而实际EGR率的减少滞后期间发生变化这一点)。因此，在本实施方式中也能够在考虑到减速过程中的发动机转速NE的高低的影响而得到的适当的定时进行I/C旁通阀34的切换。
另外，在上述的实施方式2中，作为产生从低EGR率区域向高EGR率区域的转移时的、实际EGR率相对于目标EGR率的增加滞后期间的状况，列举出加速过渡时作为例子。然而，在比如图6所示的高EGR率区域(大量EGR导入区域)靠高负荷侧的发动机动作点的使用期间进行朝向高EGR率区域的减速的情况(即，从低EGR率区域向高EGR率区域的减速过渡时)，也相当于从低EGR率区域向高EGR率区域的转移时的一个例子，也可能会产生上述的增加滞后期间。因此，针对实际EGR率的增加滞后期间的控制不仅适用于加速过渡时，例如也可以适用于在此提出的减速过渡时。
另外，在上述的实施方式3中，作为产生从高EGR率区域向低EGR率区域的转移时的、实际EGR率相对于目标EGR率的减少滞后期间的状况，列举出减速过渡时作为例子。然而，在如图6所示的高EGR率区域(大量EGR导入区域)内的发动机动作点的使用期间进行了要求高负荷侧的低EGR率区域的加速的情况(即，从高EGR率区域向低EGR率区域的加速过渡时)，也相当于从高EGR率区域向低EGR率区域的转移时的一个例子，也可能会产生上述的减少滞后期间。因此，针对实际EGR率的减少滞后期间的控制不仅适用于减速过渡时，例如也可以适用于在此提出的加速过渡时。
另外，在上述的实施方式1～3中例示出具备LPL方式的EGR装置40的内燃机10。然而，成为本发明的对象的EGR装置只要具备将比中冷器靠上游侧的进气通路与排气通路连接的EGR通路即可。即，EGR通路相对于进气通路的连接位置(EGR气体导入口)并非限定于像内燃机10的例子那样位于压缩机的上游，例如，也可以设置于位于压缩机的下游侧、并且位于节气门与中冷器之间的部位。另外，EGR通路相对于排气通路的连接位置(EGR气体取出口)并非一定限定于涡轮的下游，也可以在排气通路上任意地决定。
另外，在上述的实施方式1～3中例示出涡轮增压器20的压缩机20a设置于进气通路12的内燃机10。然而，成为本发明的对象的压缩机只要对进气进行增压即可，不限定于涡轮增压器所具备的压缩机。即，例如，也可以是利用曲轴的转矩来驱动的压缩机，或者也可以是电动式的压缩机。
另外，关于在以上所说明的各实施方式中记载的例子和其他的各变形例，除了已明示的组合以外也可以在可能的范围内进行适当的组合，另外，也可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的控制装置，
所述内燃机包括：
点火装置，其对汽缸内的混合气进行点火；
增压器，其包括设置于进气通路的压缩机；
中冷器，其构成为对由所述压缩机压缩的进气气体进行冷却；
排气再循环装置，其包括排气再循环通路，所述排气再循环通路构成为将比所述中冷器靠上游侧的所述进气通路与排气通路连接；
冷却器旁通通路，其连接于所述进气通路，并且绕过所述中冷器；以及
流路切换阀，其切换冷却器通过流路方式和冷却器旁通流路方式，所述冷却器通过流路方式是所述进气气体通过所述中冷器的方式，所述冷却器旁通流路方式是所述进气气体通过所述冷却器旁通通路的方式，
所述控制装置的特征在于，具备电子控制单元，
所述电子控制单元构成为，在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式，并且
所述电子控制单元构成为，在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，控制所述流路切换阀以选择所述冷却器通过流路方式，
所述高排气再循环率区域和所述低排气再循环率区域包含于所述内燃机的运转区域。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在从所述低排气再循环率区域向所述高排气再循环率区域转移时的、实际排气再循环率相对于目标排气再循环率的增加滞后期间中，不进行为了选择所述冷却器旁通流路方式的所述流路切换阀的控制。
3.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述增加滞后期间中，在进气空气与排气再循环气体的混合气体的露点上升到在所述中冷器中流通的冷却水的温度以上时，允许控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式。
4.根据权利要求3所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在伴随所述混合气体的露点上升到所述冷却水的温度以上而控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式之后的所述增加滞后期间中，在发动机转矩变动比判定值高的情况下，控制所述点火装置以使得点火正时延迟。
5.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在从所述高排气再循环率区域向所述低排气再循环率区域转移时的、实际排气再循环率相对于目标排气再循环率的减少滞后期间中，不进行为了选择所述冷却器通过流路方式的所述流路切换阀的控制。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为，在所述减少滞后期间开始之后，不进行为了选择所述冷却器通过流路方式的所述流路切换阀的控制，直到在假定为选择了所述冷却器通过流路方式时的进气空气与排气再循环气体的混合气体的露点在所述减少滞后期间中成为在所述中冷器中流通的冷却水的温度以下为止。
7.根据权利要求3、4或6所述的用于内燃机的控制装置，
所述电子控制单元构成为基于发动机转速来推定实际排气再循环率，所述电子控制单元构成为基于所推定出的所述实际排气再循环率来推定所述混合气体的露点。
8.一种内燃机的控制方法，
所述内燃机包括：
点火装置，其对汽缸内的混合气进行点火；
增压器，其包括设置于进气通路的压缩机；
中冷器，其对由所述压缩机压缩的进气气体进行冷却；
排气再循环装置，其包括排气再循环通路，所述排气再循环通路构成为将比所述中冷器靠上游侧的所述进气通路与排气通路连接；
冷却器旁通通路，其连接于所述进气通路，并且绕过所述中冷器；
流路切换阀，其切换冷却器通过流路方式和冷却器旁通流路方式，所述冷却器通过流路方式是所述进气气体通过所述中冷器的方式，所述冷却器旁通流路方式是所述进气气体通过所述冷却器旁通通路的方式；以及
电子控制单元，
所述控制方法的特征在于，包括：
在要求25％以上的高排气再循环率的高排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，通过所述电子控制单元来控制所述流路切换阀以选择所述冷却器旁通流路方式；和
在要求小于25％的低排气再循环率的低排气再循环率区域内的至少一部分的使用期间，通过所述电子控制单元来控制所述流路切换阀以选择所述冷却器通过流路方式，
所述高排气再循环率区域和所述低排气再循环率区域包含于所述内燃机的运转区域。
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