JP2008038636A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デポジットによるバタフライ弁体の不具合を抑制し、ひいては良好なガスの流量調節を可能とする内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】運転時においてＥＧＲ配管内に堆積したデポジット量を算出する（ステップＳ１０３）。そして、算出したデポジット量が基準値αよりも大きいかを判定する（ステップＳ１０４）。デポジット量が基準値αよりも大きい場合には、エンジン運転時においてデポジットを除去すべくＥＧＲバルブの回動を行う（ステップＳ１０４）。デポジットの除去がエンジンの運転時に行うことにより、デポジットの除去を効果的に行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガス通路にバタフライ弁体を備え、同バタフライ弁体の開閉によりガス流量を調節する内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関では、ガス通路を流通するガス流量の調節が行われ、その調節にはバタフライ弁体が利用されている。例えば、排ガス特性の改善を意図して排ガスの一部を吸気系に還流させる排ガス再循環装置が知られており、この排ガス再循環装置では排ガスの還流量の調節が行われている。排ガス再循環装置は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通する連通路と開閉操作可能な調量弁とを有しており、調量弁の開度を制御することにより連通路の流路面積が変化して排ガスの還流量が調節される。近年、排ガスの還流量の制御において低流量域における制御性を向上させるために、ポペット式の調量弁に代わってバタフライ式の調量弁が採用されつつある。

ところが、連通路を還流する排ガスにはＰＭ（粒子状物質）、未燃焼ガス、潤滑油などが含まれており、これらが連通路の壁面にデポジットとして付着・堆積すると内燃機関の停止後に冷えて凝固する。特にバタフライ弁体の回動域においてこの現象が発生すると、凝固したデポジットによりバタフライ弁体の回動が妨げられたり、バタフライ弁体が連通路の壁面に固着されて回動不能となったりする。ひいては排ガスの還流量が調節できなくなる問題が生じる。

この問題に対して、特許文献１では、内燃機関の停止後にバタフライ弁体の全閉位置を基準として所定の正及び負の開度にバタフライ弁体を回動させてデポジットを掻き落とす方法が提案されている。

しかしながら、内燃機関の停止直後は連通路内の温度が高いため、ＰＭや潤滑油などを成分に含むデポジットは粘性液化状態にある。そのため、バタフライ弁体を回動させても粘性液化状態にあるデポジットは連通路壁面上を移動するだけで掻き落とされない場合もあった。したがって、内燃機関停止後にバタフライ弁体を回動させる特許文献１の方法では、効果的にデポジットを除去することが困難であった。

上記のようなデポジットの堆積による問題は、排ガス再循環装置における調量弁に限らず、燃料成分を含むガスの流通通路に設けられるバタフライ弁体の全般で同様に生じる。故に、こうしたバタフライ弁体も含み、デポジットに対する対応の改善が望まれる。
特開２００３−３１４３７７号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、デポジットによるバタフライ弁体の不具合を抑制し、ひいては良好なガスの流量調節を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。

請求項１に記載の発明では、内燃機関のガス通路に設けられたバタフライ弁体と、該バタフライ弁体を回動させるアクチュエータとを有する内燃機関に適用され、前記アクチュエータを操作することにより前記バタフライ弁体の開閉制御を実施する内燃機関の制御装置において、都度の前記内燃機関の運転状態に応じデポジットの生成量を算出し、それを積算して前記ガス通路内に堆積したデポジット堆積量を推定するデポジット量推定手段と、前記内燃機関の運転時に前記デポジットを除去すべく、前記デポジット量推定手段により推定したデポジット堆積量に基づいて前記バタフライ弁体の回動を行うデポジット除去手段とを備えることを特徴としている。

これによると、堆積したデポジットの除去が内燃機関の運転時に行われるため、デポジットの除去を効果的に行うことができる。すなわち、内燃機関の運転中はガス通路内にガスの流れが発生しており、その状態でバタフライ弁体の回動を行うことで、バタフライ弁体で掻き出されたデポジットをガスの流れに乗せて飛ばすことができる。これにより、効果的にデポジットの除去ができる。また、内燃機関の運転時においてデポジットの除去を効果的に行えるので、デポジットが過剰に堆積することによりバタフライ弁体の全閉位置が変化したり、バタフライ弁体の摺動抵抗が増大したりすることを抑制することができる。その結果、良好なガスの流量調節が可能となり内燃機関の制御性を向上することが可能となる。なお、デポジット除去のためのバタフライ弁体の回動は、バタフライ弁体の全閉位置近傍の比較的小さい開度範囲で行われる。

また、都度の運転状態に応じて算出したデポジット生成量を逐次積算してガス通路内のデポジット堆積量を推定することで、デポジット量を精度よく推定でき、運転状態に応じた好適なデポジットの除去を行うことができる。

請求項２に記載の発明では、前記デポジット除去手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて設定された回動速度で前記バタフライ弁体の回動を行うことを特徴としている。これにより、内燃機関の回転速度に応じて発生する音との関係で、バタフライ弁体の駆動音を目立たなくすることができる。

請求項３に記載の発明では、前記デポジット除去手段は、前記バタフライ弁体の回動を、前記デポジット量推定手段により推定したデポジット堆積量に基づき設定された回動回数行うことを特徴としている。これにより、デポジット堆積量に応じてデポジットを除去するのに必要な回動回数を適切に設定することができる。

請求項４に記載の発明では、前記ガス通路は排気系より吸気系に排ガスを還流するＥＧＲ通路であり、前記バタフライ弁体は、前記ＥＧＲ通路に設けられ前記排ガスの還流量を調整するＥＧＲバルブであり、前記ＥＧＲバルブの開度を調整して前記排ガスの還流量を制御するＥＧＲバルブ制御手段を備え、前記デポジット除去手段は、前記ＥＧＲバルブ制御手段による前記ＥＧＲバルブの目標開度がその全閉位置近傍の所定開度以下の場合に、前記デポジットを除去すべく前記ＥＧＲバルブの回動を行うことを特徴としている。

デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動は、ＥＧＲバルブの目標開度がその全閉位置近傍の所定開度以下の場合に行われる。これにより、デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動でＥＧＲ制御に及ぶ影響を抑制することができる。すなわち、デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動は、ＥＧＲバルブの全閉位置近傍の比較的小さいバルブ開度の範囲で行われる。したがって、ＥＧＲバルブが全開又はそれに近い開度で制御されている場合にデポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動を実施すると、その回動の前後でＥＧＲ量が大きく変化しＥＧＲ制御へ影響が大きくなる。この点、目標バルブ開度が所定開度以下の場合には、デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動の前後でＥＧＲ量の変動は小さく、デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動によるＥＧＲ制御へ影響を小さくできる。

請求項５に記載の発明では、前記デポジット除去手段は、前記内燃機関に燃料を噴射供給する燃料供給装置が無噴射の場合に、前記デポジットを除去すべく前記ＥＧＲバルブの回動を行うことを特徴としている。これにより、デポジット除去のためのＥＧＲバルブの回動で、内燃機関の運転状態に及ぶ影響を抑制することができる。すなわち、燃料噴射がなされ内燃機関を回転させようとしている場合にＥＧＲバルブを回動させて排ガスを還流させると排ガスの悪化や回転変動等ドライバビリティ悪化の原因となる。この点、燃料無噴射の状態で内燃機関の回転を減速しようとしている場合には、排ガスが還流しても、内燃機関の運転状態に与える影響は小さい。

請求項６に記載の発明では、前記内燃機関の吸気通路を通じて吸入される新気と前記ＥＧＲ通路を通じて還流されるＥＧＲガスとが混合されてなる筒内流入ガスの温度を推定又は検出により取得する手段を備え、前記デポジット量推定手段は、前記筒内流入ガスの温度に基づいて前記デポジット生成量を算出することを特徴としている。デポジットの生成量は筒内流入ガスの温度に依存する。したがって、デポジットの生成量を筒内流入ガスの温度を用いて算出することで、デポジットの堆積量を精度よく算出することができる。

請求項７に記載の発明では、前記バタフライ弁体の回動速度を検出する回動速度検出手段を備え、前記デポジット量推定手段は、前記内燃機関の始動時において前記回動速度検出手段により検出した前記バタフライ弁体の回動速度に基づいて始動時堆積量を推定し、その始動時堆積量に前記デポジット生成量を逐次積算して前記デポジット堆積量を算出することを特徴としている。ガス通路内のデポジット堆積量とバタフライ弁体の回動速度とは相関がある。そして本発明では、バタフライ弁体の回動速度に基づいて始動時のデポジット堆積量を推定している。この始動時の堆積量は、内燃機関の前回の運転終了時の残存堆積量である。そして、この前回運転終了時の残存堆積量を考慮した始動時の堆積量に都度デポジット生成量を積算してデポジット堆積量のを求めることで、デポジット堆積量の推定精度を高めることができる。

請求項８に記載の発明では、前記内燃機関の運転停止時におけるデポジット堆積量をバックアップ用のメモリに記憶する手段を備え、前記デポジット量推定手段は、前記内燃機関の始動時においてその前回運転停止時における前記デポジット堆積量を始動時堆積量とし、その始動時堆積量に前記デポジット生成量を逐次積算して前記デポジット堆積量を算出することを特徴としている。前回の運転停止時におけるデポジット量を用いて始動時におけるデポジット量を推定することで、始動時におけるデポジット量を速やかに推定することが可能となる。また、前回運転終了時の残存堆積量に都度デポジット生成量を積算してデポジット堆積量のを求めることで、デポジット堆積量の推定精度を高めることができる。

なお、始動時におけるデポジット量は、バタフライ弁体の回動速度に基づくデポジット量推定値及びバックアップ用メモリに記憶された前回の運転停止時におけるデポジット量推定値の双方から推定することもできる。例えば、両デポジット量推定値を比較し、大きい方の値を最終的な始動時におけるデポジット量として推定するようにしてもよい。これにより、始動時におけるデポジット量が少なく見積もられ、実際にはデポジットの除去を必要とする堆積量であるにもかかわらず、除去がされずにデポジットが過剰に堆積する状態を抑止することが可能となる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両エンジンとしてディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、この制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として吸入空気量制御や燃料供給制御などを実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられている。エアクリーナ１２の下流側にはエアフロメータ１３が設けられており、エアクリーナ１２を通じて吸入される空気量（新気量）が検出される。エアフロメータ１３の下流側には、スロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、ＤＣモータ及びギアユニット等からなるスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるようになっている。スロットルバルブ１４の下流側には、吸気温を検出するための吸気温センサ１６及び吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。吸気管１１は吸気温センサ１６及び吸気管圧力センサ１７の下流側にてエンジン１０の各気筒の吸気ポートに接続されている。

エンジン１０には燃料噴射装置１８から燃料が噴射供給されるようになっている。噴射供給された燃料は吸気管１１を通じて吸入された吸入空気と共に燃焼に供され、燃焼後の排ガスが排気管１９より排出される。

排気管１９には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための排気Ａ／Ｆセンサ２０が設けられている。

本エンジン１０には、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させるための排ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が設けられている。すなわち、吸気管１１のスロットルバルブ１４の下流部と排気管１９との間にＥＧＲ配管２１が設けられている。そのＥＧＲ配管２１にはバタフライ弁体からなるＥＧＲバルブ２２が設けられ、ＥＧＲバルブ２２はＤＣモータ及びギアユニット等からなるＥＧＲバルブアクチュエータ２３によって開度調節されるようになっている。ＥＧＲバルブ２２の開度は、ＥＧＲバルブアクチュエータ２３に内蔵されたＥＧＲバルブ開度センサ２３ａにより検出されるようになっている。

ここで、ＥＧＲバルブ２２は、その回転軸内にバネが組み込まれており、ＥＧＲバルブアクチュエータ２３による駆動がなされない場合に全閉位置で停止するノーマリクローズ式のバルブである。また、ＥＧＲバルブ２２は、全閉位置を通過して、且つ正逆両方向に回動可能な構成となっている。

また、上記エンジン制御システムには、エンジン１０の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２４、運転者によるアクセルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２５、運転者によるエンジン始動・停止要求を検出するイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）２６、車両の走行速度を検出する車速センサ２７などが備えられている。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより、上記各種センサの検出信号を取得し、その検出信号などに基づいて吸入空気量制御や燃料供給制御などの各種制御を実施する。また、排ガス再循環制御（以下、ＥＧＲ制御という）やデポジットの掻き落し制御を行う。

ＥＧＲ制御では、ＥＧＲバルブアクチュエータ２３によりＥＧＲバルブ２２の開度を調節して、ＥＧＲ配管２１を通じて吸気系に再循環されるＥＧＲガスの量（以下、ＥＧＲ量という）を調節する。詳しくは、あらかじめ求められたマップに基づきエンジン回転速度やエンジン１０の負荷などに応じてＥＧＲ量を決定し、そのＥＧＲ量に応じてＥＧＲバルブ２２の目標開度を決定する。そして、ＥＧＲバルブ２２が目標開度になるようにＥＧＲバルブアクチュエータ２３を操作し、ＥＧＲ量を調節する。

デポジットの掻き落し制御では、ＥＧＲバルブ２２を回動させることによりデポジットの除去を行う。ＥＧＲ配管２１を流れるＥＧＲガスにはＰＭ（粒子状物質）、未燃焼ガス、エンジンオイルなどが含まれている。そして、これらがＥＧＲ配管２１やＥＧＲバルブ２２に付着・堆積すると、ＥＧＲバルブ２２の全閉位置が変化したり、ＥＧＲバルブ２２の摺動抵抗が増大して制御性が悪化したりする。そこで、デポジットが所定量以上堆積した場合には、所定の運転条件の成立を条件として、デポジットの掻き落とし駆動を実行する。デポジットの掻き落とし駆動では、ＥＧＲバルブ２２を全閉位置を通過し且つ正逆両方向に回動させることにより、デポジットの除去が行われる。

図２は、デポジット量算出及び掻き落とし制御のメイン処理の手順を示すフローチャートである。図３は始動時におけるデポジット量を算出する処理手順（図２のステップＳ１０２のサブルーチン）を示すフローチャートである。また、図４は運転時におけるデポジット量を算出する処理手順（図２のステップＳ１０３のサブルーチン）を示すフローチャートである。図２のルーチンはＩＧスイッチ２６がＯＮされた後、所定周期ＴごとにＥＣＵ３０により実行される。

図２において、ステップＳ１０１では、エンジン１０の始動時においてデポジット量の算出を実施したか否かを示すフラグＦＬＡＧを参照し、同フラグＦＬＡＧが１か否かを判定する。フラグＦＬＡＧはＩＧスイッチ２６がＯＦＦされた際にクリアされるように設定されている。したがって、ＩＧスイッチ２６がＯＮされた後、まだ始動時デポジット量の算出を実施していない場合には、フラグＦＬＡＧが０に設定されている。ステップＳ１０１の判定結果がＮＯの場合、すなわちまだ始動時デポジット量の算出を実施していない場合には、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、始動時におけるデポジット量の算出を行う。本処理について、図３のフローチャートを用いてさらに説明する。まず、ステップＳ２０１では、エンジン始動完了前であるか否かを判定する。エンジン始動が完了したか否かは、例えばクランキング後、完爆が検知されたか否かにより判定する。クランキング時にＥＧＲバルブ２２を回動駆動すると、始動性を悪化させるので適切ではない。そのため、エンジン始動完了前と判定された場合には、始動時デポジット量の算出を行うことなく本サブルーチンを終了する。

ステップＳ２０１でエンジン１０の始動が完了したと判定された場合にはステップＳ２０２に進み、各種センサ情報により算出したパラメータの読み込みを行う。具体的には、各種センサの検出信号により、エンジン回転速度、アクセル開度等の読み込みを行う。ステップＳ２０３では、各種運転条件の読み込みを行う。具体的には、燃料噴射装置１８から噴射される燃料噴射量、ＥＧＲバルブ２２の目標開度等の読み込みを行う。なお、各種運転条件は、図示しない各種運転条件算出ルーチンにより算出される。

ステップＳ２０４では、始動時デポジット量を算出するためのエンジン運転条件が成立しているか否かを判定する。この運転条件として、ＥＧＲバルブ２２の目標開度及び燃料噴射量が０であるか等が判定される。始動時デポジット量を算出するためのエンジン運転条件が成立している場合にはステップＳ２０５に進み、成立していない場合には始動時デポジット量の算出を行うことなく本サブルーチンを終了する。

ステップＳ２０５では、ＥＧＲバルブ２２の掻き落とし駆動を１回行う。本実施形態では、ＥＧＲバルブ２２の全閉位置を基準として＋１５度及び−１５度の開度範囲にＥＧＲバルブ２２を往復回動させることにより１回の掻き落とし駆動が行われる。ステップＳ２０６では、掻き落とし駆動時におけるＥＧＲバルブ２２の駆動速度を取得する。このＥＧＲバルブ２２の駆動速度とは、ＥＧＲバルブ２２が全閉位置を通過する際の回動速度のことであり、ＥＧＲバルブ開度センサ２３ａにより検出したＥＧＲバルブ開度の時間変化の割合より算出される。

ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で取得したＥＧＲバルブ２２の駆動速度に基づく始動時におけるデポジット量Ｇｓを算出する。ここで、ＥＧＲバルブ２２の駆動速度とデポジット量とは図５に示されるような関係にあり、この関係は予めＥＣＵ３０内部のマップに記憶されている。ステップＳ２０７において始動時におけるデポジット量Ｇｓを算出する際にはこのマップが用いられる。

ステップＳ２０８では、前回トリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆの読み込みを行う。本実施形態のエンジン制御システムでは、ＩＧスイッチ２６がオフされ、エンジン１０が停止すると、メインリレー処理が実行され、ＲＡＭに記憶されているデポジット量ＧｆがＥＥＰＲＯＭに書き込まれる。本ステップでは、前回トリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆ、すなわち前回トリップにおけるデポジットの残存量の読み込みが行われる。

ステップＳ２０９では、ステップＳ２０７で算出した始動時デポジット量ＧｓとステップＳ２０８で読み込んだ前回トリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆとを比較する。そして、大きい方の値を最終的な始動時デポジット量Ｇｆとする。ステップＳ２１０では、始動時デポジット量の算出を実施済みであるとして、フラグＦＬＡＧを１に設定する。

ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合、すなわちＩＧスイッチがＯＮされた後に始動時デポジット量の算出処理を既に実施済みである場合には、ステップＳ１０３に進み運転時におけるデポジット量の算出を行う。本処理について、図４のフローチャートを用いてさらに説明する。

まず、ステップＳ３０１では、各種センサ情報により算出したパラメータの読み込みを行う。具体的には、各種センサの検出信号により、吸入空気量、吸気温、吸気圧、排ガス酸素濃度、エンジン回転速度、アクセル開度、車速等の読み込みを行う。ステップＳ３０２では、各種運転条件の読み込みを行う。具体的には、燃料噴射装置１８から噴射される燃料噴射量、ＥＧＲバルブ２２の目標開度等の読み込みを行う。なお、各種運転条件は、図示しない各種運転条件算出ルーチンにより算出される。

ステップＳ３０３では、吸入空気とＥＧＲガスとが混合されてなる筒内流入ガス温度の推定値を算出する。筒内流入ガス温度の推定値は、予め設定された計算式により、吸入空気量及びＥＧＲ量等から算出される。なお、筒内流入ガスの温度推定値を算出する際に、吸気温及びＥＧＲ温度をパラメータとして加えてもよい。また、筒内流入ガス温度の他の推定手法として、排ガス酸素濃度などをパラメータとして作成したエンジンモデルを用い、吸入空気量や排ガス酸素濃度に基づいて筒内への流入ガス温度を推定することも可能である。さらに、流入ガス温度はセンサを設けて検出することも可能である。

ステップＳ３０４では、筒内流入ガス温度及びエンジン回転速度、燃料噴射量、ＥＧＲバルブ２２の目標開度（目標ＥＧＲ量）等の運転条件からメインルーチンの実行周期Ｔの間に新たに生成されるデポジット生成量Ｇ１を算出する。デポジットの生成量は筒内流入ガス温度の依存割合が大きいことが知られており、所定のエンジン回転速度、燃料噴射量及びＥＧＲ量の運転状態において生成されるデポジット量と筒内流入ガス温度とは図６に示すような関係にある。すなわち未燃ガス分、ＰＭ排出量の多い低温時にデポジットの生成量は大きくなる。このような筒内流入ガス温度とデポジット生成量との関係は、エンジン回転速度、燃料噴射量及びＥＧＲ量の各パラメータごとにＥＣＵ３０内部にマップとして記憶されている。そして、ステップＳ３０４でデポジット生成量Ｇ１を算出する際にはこのマップが用いられる。

ステップＳ３０５では、前回のメインルーチン終了時にＲＡＭに記憶されたデポジット量Ｇｆにデポジット生成量Ｇ１を加えたものを算出し、新たなデポジット量Ｇｆとする。このステップは、前回デポジット量を算出した時点から現時点までの間に新たに生成されたデポジット量を加算するステップである。

ステップＳ１０２又はステップＳ１０３においてデポジット量Ｇｆを算出した後、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、デポジット量Ｇｆが掻き落とし実行閾値αよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１０４での判定結果がＮＯの場合にはステップＳ１１０に進み、算出したデポジット量ＧｆをＲＡＭに記憶して本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０４での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０５に進む。なお、図３に示すサブルーチンのステップＳ２０１及びステップＳ２０４の判定条件の結果、始動時デポジット量Ｇｆを算出していない場合には、本ステップの判定をすることなく本メインルーチンの処理を終了する。

ステップＳ１０５では、掻き落とし運転条件が成立しているか否かを判定する。掻き落とし運転条件として、ＥＧＲバルブ２２の目標開度及び燃料噴射量が０か否かが判定される。ステップＳ１０５での判定結果がＮＯの場合にはステップＳ１１０に進み、掻き落とし駆動を実行することなく算出したデポジット量ＧｆをＲＡＭに記憶して本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０５での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、デポジット量Ｇｆに基づいて、掻き落とし回数（ＥＧＲバルブ２２の回動回数）を決定する。掻き落とし回数は、デポジット量との関係で予め決められており、この関係は予めＥＣＵ３０内部のマップに記憶されている。ステップＳ１０６において書き落とし回数を決定する際にはこのマップが用いられる。

ステップＳ１０７では、掻き落とし駆動の際のＥＧＲバルブ２２の駆動速度を算出する。ＥＧＲバルブ２２の駆動速度は、エンジン回転速度や車速等に起因して発生する音の大きさに応じてＥＧＲバルブ２２の駆動音が目立たないような駆動速度に設定される。すなわち、エンジン回転速度や車速が大きい場合にはＥＧＲバルブ２２の駆動速度を大きく設定し、エンジン回転速度や車速が小さい場合にはＥＧＲバルブ２２の駆動速度を小さく設定する。ＥＧＲバルブ２２の駆動速度は、エンジン回転速度や車速等との関係で予め決められており、この関係は予めＥＣＵ３０内部のマップに記憶されている。ステップＳ１０７においてＥＧＲバルブ２２の駆動速度を決定する際にはこのマップが用いられる。

ステップＳ１０８では、ＥＧＲバルブ２２の掻き落とし駆動を実施する。すなわち、ステップＳ１０７で算出した駆動速度でステップＳ１０６で決定した掻き落とし回数だけＥＧＲバルブ２２を回動させる。これにより、ＥＧＲ配管２１のＥＧＲバルブ２２近傍に堆積したデポジットが掻き落とされる。なお、本ステップにおける１回の掻き落とし駆動も、ＥＧＲバルブ２２の全閉位置を基準として＋１５度及び−１５度の開度範囲にＥＧＲバルブ２２を往復回動させることにより行う。

ステップＳ１０９では、掻き落とし駆動前のデポジット量Ｇｆから掻き落としによるデポジット掻き落とし量Ｇ２を減算した値を新たなデポジット量Ｇｆとして算出する。掻き落とし駆動によるデポジットの掻き落とし量Ｇ２は、掻き落とし回数及び駆動速度に依存しており、所定の掻き落とし回数及び駆動速度における掻き落とし量Ｇ２は予めＥＣＵ３０内部のマップに記憶されている。ステップＳ１０９においては、このマップを用いて算出されたデポジットの掻き落とし量Ｇ２を用いて、新たなデポジット量Ｇｆを算出する。そして、ステップＳ１１０において、このデポジット量ＧｆをＲＡＭに記憶して本ルーチンを終了する。

次に、本掻き落とし制御の概要を図７のタイムチャートに基づいて説明する。

図７（ａ）はＥＧＲバルブ２２近傍のデポジット量を示すタイムチャートである。また、図７（ｂ）及び（ｃ）はＥＧＲ制御及び燃料噴射量の各状態を示すタイムチャートである。なお、図７（ｂ）及び（ｃ）においては、目標ＥＧＲバルブ開度及び燃料噴射量が０の場合をそれぞれＥＧＲ制御ＯＦＦ及び燃料噴射ＯＦＦと表現し、それ以外の場合をＯＮと表現している。

タイミングｔ０においてＩＧスイッチ２６をＯＮした後、タイミングｔ１において始動時デポジット量Ｇｆが算出される。タイミングｔ１以降、デポジット量ＧｆはＥＧＲ配管２１にＥＧＲガスが流入する場合（ＥＧＲ制御がＯＮの場合）に時間とともに増大していく。そして、タイミングｔ２において、掻き落とし実行閾値αに達する。タイミングｔ２においては、ＥＧＲ制御及び燃料噴射がＯＦＦの状態にある。したがって、タイミングｔ２においてはステップＳ１０５の掻き落とし運転条件が成立しており、掻き落とし駆動が開始される。タイミングｔ２からタイミングｔ３まで所定のバルブ駆動速度で所定回数掻き落とし駆動が実行され、その結果デポジット量Ｇｆは減少する。

タイミングｔ３以降、ＥＧＲ制御がＯＮの場合に再びデポジット量Ｇｆが時間とともに増大する。そして、デポジット量Ｇｆはタイミングｔ４において、掻き落とし実行閾値αに達する。しかし、タイミングｔ４においては、ＥＧＲ制御及び燃料噴射がＯＮの状態にあり、ステップＳ１０５の掻き落とし運転条件が成立していない。そのため、タイミングｔ４においては掻き落とし駆動は開始されない。

その後、タイミングｔ５において、掻き落とし運転条件が成立すると、掻き落とし駆動が開始される。タイミングｔ５からタイミングｔ６まで所定のバルブ駆動速度で所定回数掻き落とし駆動が実行され、その結果デポジット量Ｇｆは減少する。

タイミングｔ６以降は、ＥＧＲ制御がＯＮの場合に再び時間とともにデポジット量Ｇｆが増大する。そして、タイミングｔ７でＩＧスイッチ２６がＯＦＦされ、エンジン１０が停止する。なお、先に述べたとおり、ＩＧスイッチ２６がＯＦＦされエンジン１０が停止すると、メインリレー処理が実行され、ＲＡＭに記憶されているデポジット量ＧｆがＥＥＰＲＯＭに書き込まれる。

図８は、掻き落し駆動の前と後（例えば、図７におけるｔ２とｔ３）におけるデポジットの堆積状況を示すものである。図８（ａ）では、掻き落し駆動が行われる前のデポジットがＸとして示されている。これに対してＥＧＲバルブ２２が所定のバルブ駆動速度で所定回数回動されると、図８（ｂ）に示されるようにデポジットはＹとして示されるようになる。すなわち、掻き落し駆動を実行することにより、ＥＧＲバルブ２２の回動域におけるデポジットが掻き落されている。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

エンジン１０の運転中において掻き落とし駆動を行うことで、デポジットの除去を効果的に行うことができる。すなわち、エンジン１０の運転中は、ＥＧＲ配管２１内において排気管１９から吸気管１１へＥＧＲガスの流れが発生している。そして、ＥＧＲ配管２１にＥＧＲガスの流れが生じている状態で掻き落とし駆動を行うことで、ＥＧＲバルブ２２で掻き出されたデポジットをＥＧＲガスの流れに乗せて飛ばすことができ、効果的にデポジットを除去することができる。そして、デポジットの除去を効果的に行えるため、エンジン１０の運転中においてデポジットが過剰に堆積することによりＥＧＲバルブ２２の全閉位置変化がしたり、ＥＧＲバルブ２２の摺動抵抗が増大したりすることを抑制できる。その結果、良好なガスの流量調節が可能となりエンジン１０の制御性を向上することが可能となる。

エンジン１０の運転中において、デポジット量Ｇｆが所定の掻き落とし実行閾値αを越える度に掻き落とし駆動を実行することで、デポジットが過剰に堆積することを抑止することができる。これにより、エンジン１０停止時に掻き落とし駆動を実行しなくても、エンジン１０停止後にデポジットが凝固してＥＧＲバルブ２２がＥＧＲ配管２１の壁面に固着し回動不能となる事態を抑止することができる。また、エンジン１０の停止後における掻き落とし駆動を実行しないようにすることで、エンジン１０の停止後にＥＧＲバルブ２２の駆動音が目立つという問題を回避できる。さらに、エンジン１０停止後にＥＧＲバルブ２２を駆動させないことから、エンジン１０の停止後に車載バッテリの電力を消費することもなく、次回のエンジン始動性への影響も抑止することができる。

掻き落とし駆動の際の掻き落とし回数をデポジット量Ｇｆに基づいて決定しているので、デポジット量に応じてデポジットの除去に必要な適切な掻き落とし回数とすることができる。また、エンジン回転速度や車速等に起因して発生する音の大きさに応じてＥＧＲバルブ２２の駆動速度を設定しているので、掻き落とし駆動の際のＥＧＲバルブ２２の駆動音をエンジン音等との関係で目立たなくすることができる。

掻き落とし駆動はＥＧＲバルブ２２の目標バルブ開度が０の場合に行われるので、掻き落とし駆動によりＥＧＲ制御へ影響が及ぶことを抑制することができる。すなわち、掻き落とし駆動は、ＥＧＲバルブ２２の全閉位置を基準として＋１５度及び−１５度の開度という比較的小さいバルブ開度の範囲で行われる。したがって、ＥＧＲバルブ２２が全開又はそれに近い開度で制御されている場合に掻き落とし駆動を実施すると、掻き落とし駆動の前後でＥＧＲ量が大きく変化しＥＧＲ制御へ影響が大きくなる。この点、目標バルブ開度が０の場合には、掻き落とし駆動の前後でＥＧＲバルブ２２の回動による影響は小さく、掻き落とし駆動によるＥＧＲ制御へ影響を小さくできる。

また、掻き落とし駆動は燃料噴射量が０の場合に行われる。これにより、掻き落とし駆動によりエンジン１０の運転状態に与える影響を抑えることができる。すなわち、燃料噴射がなされエンジンを回転させようとしている場合にＥＧＲバルブ２２を回動させてＥＧＲガスを還流させると排ガスの悪化や回転変動等のドライバビリティ悪化の原因となる。この点、燃料噴射量を０にしてエンジン回転を減速しようとしている場合には、ＥＧＲガスが還流して回転変動が生じても、エンジン１０の運転状態に与える影響は小さい。

都度のエンジン運転状態に応じて算出したデポジット生成量Ｇ１を逐次積算してＥＧＲ配管２１に堆積したデポジット量Ｇｆを算出しているので、デポジット量Ｇｆを精度よく算出でき、運転状態に応じた好適な掻き落とし制御が可能となる。また、デポジット生成量Ｇ１をＥＧＲガス温度と各種運転状態とから算出し、このデポジット生成量Ｇ１を用いてデポジット量Ｇｆを算出している。デポジット生成量Ｇ１は筒内流入ガス温度に依存する割合が大きい。したがって、デポジット生成量Ｇ１を筒内流入ガス温度を用いて算出し、そのデポジット生成量Ｇ１を用いてデポジット量Ｇｆを算出することで、デポジット量Ｇｆの算出精度を高めることができる。

始動時におけるＥＧＲバルブ２２の駆動速度に基づく始動時デポジット量Ｇｓと前回のトリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆ（デポジットの残存量）とを比較し、大きい方の値を最終的な始動時デポジット量Ｇｆとしている。これにより、始動時デポジット量が少なく見積もられ、実際には掻き落としを必要とするデポジット量であるにもかかわらず、掻き落としがされずにデポジットが過剰に堆積する状態を抑止することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、エンジン１０の最終的な始動時デポジット量Ｇｆの算出をＥＧＲバルブ２２の駆動速度に基づく始動時デポジット量Ｇｓと前回トリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆとから算出した。しかし、いずれか一方のみから算出するようにしてもよい。これにより、エンジン１０の始動時デポジット量の算出を簡易に行うことができる。また、前回トリップにおけるエンジン停止時のデポジット量Ｇｆを始動時におけるデポジット量とする場合には、ＩＧスイッチ２６がＯＮされた後、速やかに始動時デポジット量を決定することができる。

上記実施形態では、ＥＧＲバルブ２２の目標バルブ開度が０の場合に掻き落とし駆動を実施したが、目標バルブ開度が所定バルブ開度以下の場合に行うようにしてもよい。目標バルブ開度が小さい場合には、掻き落とし駆動の前後でＥＧＲ量の変動は小さい。そのため、目標バルブ開度が小さい場合にも、掻き落とし駆動によるＥＧＲ制御へ影響を小さくできる。

ステップＳ２０１においては、エンジン１０の始動完了前であるか否かを判定し、完了前であれば始動時デポジットの算出を行うことなく図３のサブルーチンを終了した。しかし、エンジン始動完了前であっても、ＩＧスイッチ２６をＯＮした後、クランキングが開始する前においては、始動時デポジットの算出を行うようにしてもよい。

ステップＳ２０７においては、図５に示す関係を記憶したマップを用いて始動時におけるデポジット量Ｇｓを算出した。しかし、この方法に代えて、デポジットがないときのＥＧＲバルブ２２の駆動速度とステップＳ２０６で取得したＥＧＲバルブ２２の駆動速度との速度差とから、所定の算出式により始動時におけるデポジット量Ｇｓを算出するようにしてもよい。

上記実施の形態では、ＥＧＲ配管２１に設けられたＥＧＲバルブ２２に対して掻き落し制御を行ったが、スロットルバルブ１４に対して掻き落し制御を行ってもよい。スロットルバルブ１４には、吸気管１１を流通する空気やエンジン１０の燃焼室からの燃焼ガスの吹き戻し等によってデポジットが付着するおそれがある。また、ＥＧＲ制御を行うエンジン１０においては、ＥＧＲガスによるデポジットが付着するおそれがある。この点、スロットルバルブ１４に対して掻き落とし制御を実施することで、スロットルバルブ１４の回動が妨げられることが回避され、良好な吸入空気量を制御することができる。

エンジン制御システムの概略を示す全体構成図。 デポジット量の算出及び掻き落とし制御のメイン処理を示すフローチャート。 始動時デポジット量の算出処理を示すフローチャート。 走行時デポジット量の算出処理を示すフローチャート。 デポジット量とＥＧＲバルブの駆動速度との関係を示す図。 筒内流入ガス温度とデポジット生成量との関係を示す図。 掻き落し制御の概要を示すタイムチャート。 （ａ）は掻き落し駆動の実施前、（ｂ）は掻き落し駆動の実施後におけるデポジットの堆積状況を示す図。

符号の説明

１０…エンジン、１１…吸気管、１４…スロットルバルブ、１５…スロットルバルブアクチュエータ、１８…燃料噴射装置、１９…排気管、２１…ＥＧＲ配管、２２…ＥＧＲバルブ、２３…ＥＧＲバルブアクチュエータ、２３ａ…ＥＧＲバルブ開度センサ、２４…エンジン回転速度センサ、２６…ＩＧスイッチ、２７…車速センサ、３０…ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 内燃機関のガス通路に設けられたバタフライ弁体と、該バタフライ弁体を回動させるアクチュエータとを有する内燃機関に適用され、前記アクチュエータを操作することにより前記バタフライ弁体の開閉制御を実施する内燃機関の制御装置において、
   都度の前記内燃機関の運転状態に応じデポジットの生成量を算出し、それを積算して前記ガス通路内に堆積したデポジット堆積量を推定するデポジット量推定手段と、
   前記内燃機関の運転時に前記デポジットを除去すべく、前記デポジット量推定手段により推定したデポジット堆積量に基づいて前記バタフライ弁体の回動を行うデポジット除去手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記デポジット除去手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて設定された回動速度で前記バタフライ弁体の回動を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記デポジット除去手段は、前記バタフライ弁体の回動を、前記デポジット量推定手段により推定したデポジット堆積量に基づき設定された回動回数行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ガス通路は排気系より吸気系に排ガスを還流するＥＧＲ通路であり、
   前記バタフライ弁体は、前記ＥＧＲ通路に設けられ前記排ガスの還流量を調整するＥＧＲバルブであり、
   前記ＥＧＲバルブの開度を調整して前記排ガスの還流量を制御するＥＧＲバルブ制御手段を備え、
   前記デポジット除去手段は、前記ＥＧＲバルブ制御手段による前記ＥＧＲバルブの目標開度がその全閉位置近傍の所定開度以下の場合に、前記デポジットを除去すべく前記ＥＧＲバルブの回動を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記デポジット除去手段は、前記内燃機関に燃料を噴射供給する燃料供給装置が無噴射の場合に、前記デポジットを除去すべく前記ＥＧＲバルブの回動を行うことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関の吸気通路を通じて吸入される新気と前記ＥＧＲ通路を通じて還流されるＥＧＲガスとが混合されてなる筒内流入ガスの温度を推定又は検出により取得する手段を備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記筒内流入ガスの温度に基づいて前記デポジット生成量を算出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記バタフライ弁体の回動速度を検出する回動速度検出手段を備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記内燃機関の始動時において前記回動速度検出手段により検出した前記バタフライ弁体の回動速度に基づいて始動時堆積量を推定し、その始動時堆積量に前記デポジット生成量を逐次積算して前記デポジット堆積量を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関の運転停止時におけるデポジット堆積量をバックアップ用のメモリに記憶する手段を備え、
   前記デポジット量推定手段は、前記内燃機関の始動時においてその前回運転停止時における前記デポジット堆積量を始動時堆積量とし、その始動時堆積量に前記デポジット生成量を逐次積算して前記デポジット堆積量を算出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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